Taastuvad energiaallikad vs. tooriumi ja termotuumaenergia metamärgid: Energia tulevik P5

 Nii nagu päikeseenergia ei tooda ööpäevaringselt energiat, ei tööta see mõnes kohas maailmas teistega võrreldes liiga hästi. Usu mind, Kanadast tulles on kuud, mil päikest peaaegu ei näe. Tõenäoliselt on see Põhjamaades ja Venemaal palju hullem – võib-olla seletab see ka suurt hulka raskemetalli ja viina, mida seal üleval nauditakse.

Kuid nagu on mainitud eelmine osa Selle Future of Energy sarja puhul pole päikeseenergia ainus taastuvenergia mäng linnas. Tegelikult on olemas mitmesuguseid taastuvenergia võimalusi, mille tehnoloogia areneb sama kiiresti kui päikeseenergia ning mille kulud ja elektritoodang on (mõnel juhul) päikeseenergiast paremad.

Teisest küljest räägime ka sellest, mida mulle meeldib nimetada "taastuvateks energiaallikateks". Need on uued ja uskumatult võimsad energiaallikad, mis ei tekita süsinikdioksiidi heitkoguseid, kuid mille teisesed kulud keskkonnale ja ühiskonnale on veel uurimata (ja võivad osutuda kahjulikuks).

Kokkuvõttes uurime siin seda, et kuigi päikeseenergiast saab sajandi keskpaigaks domineeriv energiaallikas, koosneb tulevik ka taastuvatest energiaallikatest ja metamärkidest koosnevast energiakokteilist. Alustame siis taastuvast energiast NIMBYd kogu maailmas vihkavad kirega.

Tuuleenergia, mida Don Quijote ei teadnud

Kui asjatundjad räägivad taastuvenergiast, koondub enamik tuuleparkidest päikeseenergia kõrvale. Põhjus? Noh, kõigist turul pakutavatest taastuvatest energiaallikatest on kõige nähtavamad hiiglaslikud tuulikud – need paistavad nagu valusad pöidlad mööda põllumeeste põlde ja eraldatud (ja mitte nii isoleeritud) mereäärseid vaateid mitmel pool maailmas.

Kuid samal ajal kui a vokaalne ringkond vihkab neid, mõnes maailma osas muudavad nad energiaallikate kombinatsiooni revolutsiooniliseks. Selle põhjuseks on asjaolu, et kuigi mõnda riiki on õnnistatud päikesega, on teistes tuul ja seda palju. Mis oli kunagi an vihmavarju hävitav, aknaluugi ja soengut rikkuv tüütus on kasvatatud (eriti viimase viie kuni seitsme aasta jooksul) taastuvenergia tootmise jõujaamaks.

Võtame näiteks Põhjamaad. Tuuleenergia on Soomes ja Taanis kasvanud nii kiiresti, et nad söövad oma söeküttel töötavate elektrijaamade kasumimarginaali. Need on muide söeelektrijaamad, mis pidid neid riike kaitsma "ebausaldusväärse" taastuvenergia eest. Nüüd kavatsevad Taani ja Soome need 2,000 megavatti musta energiaga elektrijaamad süsteemist välja lülitada. poolt 2030.

Kuid see pole veel kõik, inimesed! Taani on tuuleenergia alal nii suureks läinud, et kavatseb 2030. aastaks kivisöe täielikult kasutuselt kõrvaldada ja kogu oma majanduse üle viia taastuvenergiale (peamiselt tuuleenergiale) poolt 2050. Vahepeal uued tuuleveski kujundused (nt. üks, kaks) tulevad pidevalt välja, mis võivad tööstuses revolutsiooni teha ja muuta tuuleenergia päikeserikastele riikidele sama atraktiivseks kui tuulerikastele riikidele.

Lainete kasvatamine

Tuuleveskitega seotud, kuid sügavale mere alla mattunud taastuvenergia vorm on enim reklaamitud kolmas: looded. Tõusuveskid näevad välja sarnased tuuleveskitega, kuid tuulest energia kogumise asemel koguvad nad oma energiat ookeani loodetest.

Loodefarmid ei ole peaaegu nii populaarsed ega meelita ligi nii palju investeeringuid, nagu päike ja tuul. Sel põhjusel ei ole loodetel taastuvenergia turul kunagi oluline osa väljaspool mõnda riiki, näiteks Ühendkuningriiki. Sellest on kahju, sest Ühendkuningriigi mereennustuspaneeli andmetel piisaks sellest, kui jäädvustaksime vaid 0.1 protsenti Maa kineetilisest loodete energiast, et maailma toita.

Loodeteenergial on ka unikaalsed eelised päikese ja tuule ees. Näiteks erinevalt päikesest ja tuulest kulgeb mõõn tõesti 24/7. Looded on peaaegu püsivad, nii et teate alati, kui palju energiat te igal päeval tootte – see on suurepärane prognoositavus ja planeerimine. Ja mis sealsete NIMBYde jaoks kõige tähtsam, kuna loodete farmid asuvad ookeani põhjas, on nad tegelikult silmist, meelest ära.

Vana kooli taastuvenergia: hüdro- ja maasoojus

Võib arvata, et on imelik, et taastuvatest energiaallikatest rääkides ei anna me palju eetriaega mõnele vanimale ja laialdasemalt kasutusele võetud taastuvenergia vormile: hüdro- ja maasoojusenergiale. Noh, sellel on hea põhjus: kliimamuutused vähendavad peagi hüdroenergia toodangut, samas kui geotermiline energia muutub päikese- ja tuuleenergiaga võrreldes vähem ökonoomseks. Aga kaevame natuke sügavamale.

Enamikku maailma hüdroelektrijaamade tammidest toidavad suured jõed ja järved, mida toidavad lähedal asuvate mäeahelike liustike hooajaline sulamine ja vähemal määral kõrgel merepinnast pärit vihmaste piirkondade põhjavesi. Järgmistel aastakümnetel peaks kliimamuutus vähendama (sulama või kuivama) mõlemast veeallikast pärineva vee hulka.

Selle näidet võib näha Brasiilias, riigis, kus on üks maailma rohelisematest energiaallikatest, mis toodab üle 75 protsendi oma energiast hüdroelektrienergiast. Viimastel aastatel on sademete hulk vähenenud ja põud on suurenenud põhjustas regulaarseid elektrikatkestusi (pruunid ja elektrikatkestused) suurema osa aastast. Sellised energiahaavatavused muutuvad iga kümnendiga palju tavalisemaks, sundides hüdroenergiast sõltuvaid riike investeerima oma taastuvenergia dollareid mujale.

Vahepeal on geotermilise energia mõiste piisavalt elementaarne: allpool teatud sügavust on Maa alati kuum; puurige sügav auk, laske torustikku sisse, valage vett, koguge üles tõusev kuum aur ja kasutage seda auru turbiini toiteks ja energia tootmiseks.

Mõnes riigis, näiteks Islandil, kus neid on „õnnistatud” suure hulga vulkaanidega, on geotermiline energia tohutu vaba ja rohelise energia generaator – see toodab peaaegu 30 protsenti Islandi energiast. Ja teatud maailma piirkondades, millel on sarnased tektoonilised omadused, tasub see investeerida. Kuid enamikus mujal on geotermiliste jaamade ehitamine kulukas ning päikese- ja tuuleenergia hinnad igal aastal langevad, maasoojus lihtsalt ei tee seda. suutma konkureerida enamikus riikides.

Metamärk taastuvad energiaallikad

Taastuvate energiaallikate vastased ütlevad sageli, et nende ebausaldusväärsuse tõttu peame investeerima suurtesse, väljakujunenud ja määrdunud energiaallikatesse – nagu kivisüsi, nafta ja veeldatud maagaas –, et tagada oma vajaduste rahuldamiseks järjepidevad energiakogused. Neid energiaallikaid nimetatakse "baaskoormuse" toiteallikateks, kuna need on traditsiooniliselt olnud meie energiasüsteemi selgroog. Kuid mõnes maailma osas, eriti sellistes riikides nagu Prantsusmaa, on tuumaenergia olnud valitud baasvõimsuse allikaks.

Tuumaenergia on olnud osa maailma energiaallikatest alates II maailmasõja lõpust. Kuigi see toodab tehniliselt märkimisväärses koguses süsinikdioksiidivaba energiat, on kõrvalmõjud mürgiste jäätmete, tuumaõnnetuste ja tuumarelvade leviku näol muutnud tänapäevased investeeringud tuumaenergiasse peaaegu võimatuks.

See tähendab, et tuumaenergia pole linnas ainus mäng. Rääkimist väärivad kaks uut tüüpi taastumatut energiaallikat: toorium- ja termotuumasünteesienergia. Mõelge neile kui järgmise põlvkonna tuumaenergiale, kuid puhtamale, ohutumale ja palju võimsamale.

Toorium ja termotuumasünteesi ümber nurga?

Tooriumireaktorid töötavad tooriumnitraadil, mis on neli korda suurem kui uraan. Need toodavad ka palju rohkem energiat kui uraanil töötavad reaktorid, toodavad vähem jäätmeid, neid ei saa muuta relvapommideks ja need on praktiliselt sulamiskindlad. (Vaadake viieminutilist selgitust tooriumreaktorite kohta siin.)

Samal ajal töötavad termotuumasünteesi reaktorid põhiliselt mereveel – või täpsemalt, vesiniku isotoopide triitiumi ja deuteeriumi kombinatsioonil. Kui tuumareaktorid toodavad elektrit aatomeid poolitades, võtavad termotuumasünteesi reaktorid meie päikese käsiraamatust välja lehekülje ja proovivad aatomeid kokku sulatada. (Vaadake termotuumasünteesi reaktorite kaheksaminutilist selgitust siin.)

Mõlemad energiatootmistehnoloogiad pidid turule tulema 2040. aastate lõpus – liiga hilja, et maailma energiaturge tõeliselt muuta, rääkimata meie võitlusest kliimamuutuste vastu. Õnneks ei pruugi see nii kaua olla.

Tooriumireaktorite tehnoloogia on suures osas juba olemas ja seda kasutatakse aktiivselt jälitab Hiina. Tegelikult teatasid nad oma plaanidest ehitada järgmise 10 aasta jooksul (2020. aastate keskel) täielikult toimiv tooriumi reaktor. Samal ajal on termotuumaenergia olnud aastakümneid krooniliselt alarahastatud, kuid hiljuti uudiseid Lockheed Martinilt näitab, et ka uus termotuumasünteesireaktor võib olla vaid kümne aasta kaugusel.

Kui mõni neist energiaallikatest tuleb järgmise kümnendi jooksul võrku, saadab see energiaturgudel lööklaineid. Tooriumi ja termotuumasünteesi jõul on potentsiaal tuua meie energiavõrku tohutul hulgal puhast energiat kiiremini kui taastuvad energiaallikad, kuna neil pole vaja olemasolevat elektrivõrku ümber ühendada. Ja kuna need on kapitalimahukad ja tsentraliseeritud energiavormid, on need väga atraktiivsed nendele traditsioonilistele kommunaalettevõtetele, kes soovivad võidelda päikeseenergia kasvu vastu.

Päeva lõpuks on see viskamine. Kui toorium ja termotuumasünteesi jõuavad järgmise 10 aasta jooksul kommertsturgudele, võivad need energia tulevikuna taastuvatest energiaallikatest mööda minna. Kui see on pikem, siis taastuvad energiaallikad võidavad. Igal juhul on odav ja külluslik energia meie tulevikus.

Kuidas siis tegelikult välja näeb piiramatu energiaga maailm? Lõpuks vastame sellele küsimusele meie sarja Future of Energy kuues osa.

ENERGIASARJADE TULEVIKU LINGID

Süsinikenergia ajastu aeglane surm: Energia tulevik P1

Õli! Taastuvenergia ajastu käivitaja: energia tulevik P2

Elektriauto tõus: energia tulevik P3

Päikeseenergia ja energia-interneti tõus: energia tulevik P4

Meie tulevik energiaküllases maailmas: energia tulevik P6