Atjaunojamās enerģijas un torija un kodolsintēzes enerģijas aizstājējzīmes: Enerģijas nākotne P5

 Tāpat kā saules enerģija neražo enerģiju visu diennakti, tā arī nedarbojas pārāk labi dažās vietās pasaulē, salīdzinot ar citām. Ticiet man, nākot no Kanādas, ir daži mēneši, kad jūs gandrīz neredzat sauli. Tas, iespējams, ir daudz sliktāks Ziemeļvalstīs un Krievijā, iespējams, ar to arī izskaidrojams ievērojamais smagā metāla un degvīna daudzums, kas tur tiek baudīts.

Bet, kā minēts iepriekšējā daļa Šajā Future of Energy sērijā saules enerģija nav vienīgā atjaunojamās enerģijas spēle pilsētā. Faktiski ir dažādas atjaunojamās enerģijas iespējas, kuru tehnoloģija attīstās tikpat ātri kā saules enerģija un kuru izmaksas un elektroenerģijas izlaide (dažos gadījumos) pārspēj saules enerģiju.

No otras puses, mēs runāsim arī par to, ko man patīk saukt par “atjaunojamajiem enerģijas avotiem”. Tie ir jauni un neticami spēcīgi enerģijas avoti, kas nerada nulles oglekļa emisijas, bet kuru sekundārās izmaksas uz vidi un sabiedrību vēl nav pētītas (un var izrādīties kaitīgas).

Kopumā mēs šeit pētīsim to, ka, lai gan līdz gadsimta vidum saule kļūs par dominējošo enerģijas avotu, nākotni veidos arī atjaunojamo enerģijas avotu un aizstājējzīmju enerģijas kokteilis. Tātad, sāksim ar atjaunojamo NIMBY visā pasaulē ienīst ar aizrautību.

Vēja enerģija, ko dons Kihots nezināja

Kad eksperti runā par atjaunojamo enerģiju, lielākā daļa vēja parku veido līdzās saules enerģijai. Iemesls? Starp visiem tirgū pieejamajiem atjaunojamajiem energoresursiem visredzamākās ir milzīgas vējdzirnavas — tās kā īkšķi izceļas gar zemnieku laukiem un izolētiem (un ne tik izolētiem) jūras krasta skatiem daudzviet pasaulē.

Bet kamēr a vokālais vēlēšanu apgabals ienīst tos, dažās pasaules daļās viņi rada revolūciju enerģijas kombinācijā. Tas ir tāpēc, ka, lai gan dažas valstis ir svētītas ar sauli, citās ir vējš un daudz tā. Kas reiz bija an lietussargu iznīcinošs, logu slēģu un frizūru sabojājošs īgnums ir kultivēts (īpaši pēdējo piecu līdz septiņu gadu laikā) par atjaunojamās enerģijas ražošanas spēkstaciju.

Ņemiet, piemēram, Ziemeļvalstis. Vēja enerģija Somijā un Dānijā pieaug tik strauji, ka viņi patērē savu ogļu spēkstaciju peļņas normu. Tās, starp citu, ir ogļu spēkstacijas, kurām vajadzēja aizsargāt šīs valstis no “neuzticamas” atjaunojamās enerģijas. Tagad Dānija un Somija plāno izņemt no sistēmas šīs spēkstacijas ar 2,000 megavatu netīrās enerģijas līdz 2030.

Bet tas vēl nav viss! Dānija ir tik ļoti iecienījusi vēja enerģiju, ka plāno pilnībā atteikties no oglēm līdz 2030. gadam un visu savu ekonomiku pāriet uz atjaunojamo enerģiju (galvenokārt no vēja) līdz 2050. Tikmēr jauni vējdzirnavu dizaini (piem. viens, divi), kas var radikāli mainīt nozari un potenciāli padarīt vēja enerģiju tikpat pievilcīgu gan ar sauli bagātām valstīm, gan ar vēju bagātām valstīm.

Viļņu audzēšana

Saistīts ar vējdzirnavām, bet aprakts dziļi zem jūras, ir trešais populārākais atjaunojamās enerģijas veids: plūdmaiņas. Paisuma un bēguma dzirnavas izskatās līdzīgas vējdzirnavām, taču tā vietā, lai savāktu enerģiju no vēja, tās savāc enerģiju no okeāna plūdmaiņām.

Plūdmaiņu fermas nav tik populāras, kā arī nepiesaista tik daudz investīciju, piemēram, saules un vēja enerģija. Šī iemesla dēļ plūdmaiņas nekad nebūs nozīmīgs spēlētājs atjaunojamo energoresursu kombinācijā ārpus dažām valstīm, piemēram, Apvienotajā Karalistē. Tas ir kauns, jo saskaņā ar Apvienotās Karalistes Jūras prognozēšanas paneļa datiem, ja mēs uztvertu tikai 0.1 procentu no Zemes kinētiskās plūdmaiņas enerģijas, ar to pietiktu, lai darbinātu pasauli.

Plūdmaiņu enerģijai ir arī dažas unikālas priekšrocības salīdzinājumā ar saules un vēja enerģiju. Piemēram, atšķirībā no saules un vēja, plūdmaiņas patiešām darbojas visu diennakti. Plūdmaiņas ir gandrīz nemainīgas, tāpēc jūs vienmēr zināt, cik daudz enerģijas jūs ģenerēsiet konkrētā dienā — tas ir lieliski paredzamībai un plānošanai. Un NIMBY ir vissvarīgākais, jo plūdmaiņu fermas atrodas okeāna dibenā, tāpēc tās faktiski ir ārpus redzesloka un prāta.

Vecās skolas atjaunojamie resursi: hidro un ģeotermālā enerģija

Varētu domāt, ka ir dīvaini, ka, runājot par atjaunojamiem energoresursiem, mēs nepiešķiram daudz raidlaika dažiem no vecākajiem un visplašāk izmantotajiem atjaunojamās enerģijas veidiem: hidroenerģijai un ģeotermālajai enerģijai. Tam ir labs iemesls: klimata pārmaiņas drīz samazinās hidroenerģijas jaudu, savukārt ģeotermālā enerģija kļūs mazāk ekonomiska salīdzinājumā ar saules un vēja enerģiju. Bet iedziļināsimies mazliet dziļāk.

Lielāko daļu pasaules hidroelektrostaciju aizsprostu baro lielas upes un ezeri, kurus baro tuvējo kalnu grēdu ledāju sezonālā kušana un, mazākā mērā, gruntsūdeņi no lietainiem reģioniem augstu virs jūras līmeņa. Nākamajās desmitgadēs klimata pārmaiņas samazinās (izkusīs vai izžūs) ūdens daudzumu, kas nāk no abiem šiem ūdens avotiem.

Piemērs tam ir Brazīlijā, valstī ar vienu no pasaulē zaļākajiem enerģijas veidiem, kas vairāk nekā 75 procentus enerģijas ražo no hidroelektrostacijām. Pēdējos gados ir samazinājies nokrišņu daudzums un palielinājies sausums izraisīja regulārus strāvas padeves pārtraukumus (brūns un aptumšojums) visu gadu. Šādas enerģijas ievainojamības kļūs arvien biežākas ar katru nākamo desmit gadu, liekot valstīm, kuras ir atkarīgas no hidroenerģijas, ieguldīt savus atjaunojamos resursus citur.

Tikmēr ģeotermālās jēdziens ir pietiekami vienkāršs: zem noteikta dziļuma Zeme vienmēr ir karsta; izurbiet dziļu caurumu, ielieciet dažus cauruļvadus, ielejiet ūdeni, savāciet karsto tvaiku, kas paceļas, un izmantojiet šo tvaiku, lai darbinātu turbīnu un ražotu enerģiju.

Dažās valstīs, piemēram, Islandē, kur tās ir “svētītas” ar lielu skaitu vulkānu, ģeotermālā enerģija ir milzīgs brīvas un zaļas enerģijas ģenerators — tā ražo gandrīz 30 procentus no Islandes enerģijas. Un atsevišķos pasaules apgabalos, kuriem ir līdzīgas tektoniskās īpašības, tas ir vērtīgs enerģijas veids, kurā ieguldīt. Taču vairumā citur ģeotermālo staciju celtniecība ir dārga, un, saules un vēja enerģijas cenai katru gadu samazinoties, ģeotermālās enerģijas vienkārši nebūs. spētu konkurēt lielākajā daļā valstu.

Aizstājējzīme atjaunojamie avoti

Atjaunojamo energoresursu pretinieki bieži saka, ka to neuzticamības dēļ mums ir jāiegulda lielos, pastāvīgos un netīros enerģijas avotos, piemēram, oglēs, eļļā un sašķidrinātā dabasgāzē, lai nodrošinātu konsekventu enerģijas daudzumu mūsu vajadzībām. Šie enerģijas avoti tiek saukti par “bāzes slodzes” enerģijas avotiem, jo ​​tie tradicionāli ir kalpojuši par mūsu energosistēmas mugurkaulu. Taču dažās pasaules daļās, īpaši tādās valstīs kā Francija, kodolenerģija ir bijusi izvēlētais bāzes slodzes enerģijas avots.

Kodolenerģija ir bijusi daļa no pasaules energoresursu kopuma kopš Otrā pasaules kara beigām. Lai gan tas tehniski ražo ievērojamu daudzumu bezoglekļa enerģijas, toksisko atkritumu, kodolavāriju un kodolieroču izplatīšanas blakusefekti ir padarījuši mūsdienu ieguldījumus kodolenerģētikā gandrīz neiespējamus.

Tas nozīmē, ka kodolenerģija nav vienīgā spēle pilsētā. Ir divi jauni neatjaunojamo enerģijas avotu veidi, par kuriem ir vērts runāt: torija un kodolsintēzes enerģija. Padomājiet par to kā par nākamās paaudzes kodolenerģiju, bet tīrāku, drošāku un daudz jaudīgāku.

Torijs un kodolsintēze aiz stūra?

Torija reaktori darbojas ar torija nitrātu, kas ir četras reizes bagātāks nekā urāns. Tie arī ģenerē daudz vairāk enerģijas nekā ar urānu darbināmi reaktori, rada mazāk atkritumu, tos nevar pārvērst par ieročiem piemērotām bumbām, un tie ir praktiski nekustīgi. (Skatieties piecu minūšu paskaidrojumu par torija reaktoriem šeit.)

Tikmēr kodolsintēzes reaktori pamatā darbojas ar jūras ūdeni vai, precīzāk sakot, ūdeņraža izotopu tritija un deitērija kombināciju. Ja kodolreaktori ģenerē elektrību, sadalot atomus, kodolsintēzes reaktori izņem lapu no mūsu saules rokasgrāmatas un mēģina savienot atomus kopā. (Skatieties astoņu minūšu skaidrojumu par kodolsintēzes reaktoriem šeit.)

Bija paredzēts, ka abas šīs enerģijas ražošanas tehnoloģijas nonāks tirgū 2040. gadu beigās — pārāk vēlu, lai patiesi mainītu pasaules enerģijas tirgus, nemaz nerunājot par mūsu cīņu pret klimata pārmaiņām. Par laimi, tas var nebūt pārāk ilgi.

Tehnoloģija ap torija reaktoriem lielākoties jau pastāv un tiek aktīvi izmantota vajā Ķīna. Faktiski viņi paziņoja par saviem plāniem nākamo 10 gadu laikā (2020. gadu vidū) uzbūvēt pilnībā funkcionējošu torija reaktoru. Tikmēr kodolsintēzes enerģijai gadu desmitiem ir bijis hroniski nepietiekams finansējums, taču nesen ziņas no Lockheed Martin norāda, ka jaunais kodolsintēzes reaktors varētu būt arī tikai desmit gadu attālumā.

Ja kāds no šiem enerģijas avotiem nonāks tiešsaistē nākamās desmitgades laikā, tas radīs triecienviļņus enerģijas tirgos. Torijam un kodolsintēzes enerģijai ir potenciāls mūsu enerģētikas tīklā ievadīt milzīgu daudzumu tīras enerģijas ātrāk nekā atjaunojamie energoresursi, jo tiem nebūs jāpārveido esošais elektrotīkls. Un, tā kā šie ir kapitālietilpīgi un centralizēti enerģijas veidi, tie būs ļoti pievilcīgi tiem tradicionālajiem komunālo pakalpojumu uzņēmumiem, kas vēlas cīnīties pret saules enerģijas pieaugumu.

Dienas beigās tā ir mētāšanās. Ja torijs un kodolsintēze nākamajos 10 gados nonāks komerciālajos tirgos, tie varētu apsteigt atjaunojamos enerģijas avotus kā enerģijas nākotni. Ja tas ir ilgāks, tad uzvar atjaunojamie enerģijas avoti. Katrā ziņā lēta un bagātīga enerģija ir mūsu nākotnē.

Tātad, kā patiesībā izskatās pasaule ar neierobežotu enerģiju? Mēs beidzot atbildam uz šo jautājumu sestā daļa no mūsu Future of Energy sērijas.

FUTURE OF ENERGY SĒRIJAS SAITES

Oglekļa enerģijas laikmeta lēnā nāve: Enerģijas nākotne P1

Eļļa! Atjaunojamo energoresursu laikmeta ierosinātājs: Enerģijas nākotne P2

Elektrisko automobiļu uzplaukums: Enerģijas nākotne P3

Saules enerģija un enerģijas interneta pieaugums: Enerģijas nākotne P4

Mūsu nākotne enerģijas pārbagātajā pasaulē: Enerģijas nākotne P6