Kad bebas tenaga boleh diperbaharui lwn. torium dan gabungan: Masa Depan Tenaga P5

 Sama seperti cara solar tidak menjana tenaga 24/7, ia juga tidak berfungsi dengan baik di beberapa tempat di dunia berbanding yang lain. Percayalah, datang dari Kanada, terdapat beberapa bulan di mana anda hampir tidak melihat matahari. Ia berkemungkinan lebih teruk di negara-negara Nordik dan Rusia—mungkin itu juga menerangkan jumlah besar logam berat dan vodka yang dinikmati di sana.

Tetapi seperti yang dinyatakan dalam bahagian sebelumnya daripada siri Masa Depan Tenaga ini, kuasa suria bukanlah satu-satunya permainan yang boleh diperbaharui di bandar. Malah, terdapat pelbagai pilihan tenaga boleh diperbaharui yang teknologinya berkembang sepantas solar, dan kos serta output elektriknya (dalam beberapa kes) mengatasi solar.

Sebaliknya, kita juga akan bercakap tentang perkara yang saya suka panggil "perbaharui kad liar". Ini adalah sumber tenaga baharu dan sangat berkuasa yang menghasilkan sifar pelepasan karbon, tetapi kos sekundernya terhadap alam sekitar dan masyarakat masih belum dikaji (dan mungkin terbukti berbahaya).

Secara keseluruhannya, perkara yang akan kita terokai di sini ialah walaupun solar akan menjadi sumber tenaga dominan menjelang pertengahan abad, masa depan juga akan terdiri daripada koktel tenaga boleh diperbaharui dan kad bebas. Jadi mari kita mulakan dengan yang boleh diperbaharui itu NIMBYs seluruh dunia membenci dengan penuh semangat.

Kuasa angin, apa yang Don Quixote tidak tahu

Apabila pakar bercakap tentang tenaga boleh diperbaharui, kebanyakannya berkumpul di ladang angin bersama solar. Sebabnya? Nah, antara semua tenaga boleh diperbaharui di pasaran, kincir angin gergasi adalah yang paling ketara—ia menonjol seperti ibu jari yang sakit di sepanjang ladang petani dan pemandangan pinggir laut yang terpencil (dan tidak begitu terpencil) di banyak bahagian dunia.

Tetapi sementara a konstituensi vokal membenci mereka, di beberapa bahagian dunia, mereka merevolusikan campuran tenaga. Ini kerana walaupun sesetengah negara dikurniakan matahari, yang lain mempunyai angin dan banyak lagi. Apa yang pernah menjadi memusnahkan payung, menutup tingkap, dan kegusaran yang merosakkan dandanan rambut telah ditanam (terutamanya sejak lima hingga tujuh tahun yang lalu) menjadi pusat kuasa penjanaan tenaga boleh diperbaharui.

Ambil negara Nordic, sebagai contoh. Kuasa angin telah berkembang pada klip yang begitu pantas di Finland dan Denmark sehingga mereka memakan margin keuntungan loji janakuasa arang batu mereka. Ini adalah loji kuasa arang batu, dengan cara, yang sepatutnya melindungi negara-negara ini daripada tenaga boleh diperbaharui yang "tidak boleh dipercayai". Kini, Denmark dan Finland merancang untuk mengeluarkan loji kuasa ini, 2,000 megawatt tenaga kotor, daripada sistem oleh 2030.

Tetapi itu bukan semua orang! Denmark telah menjadi gengbuster terhadap tenaga angin sehingga mereka merancang untuk menghapuskan arang batu sepenuhnya menjelang 2030 dan mengalihkan seluruh ekonomi mereka kepada kuasa boleh diperbaharui (kebanyakannya daripada angin) oleh 2050. Sementara itu, reka bentuk kincir angin baharu (cth. 1, 2) akan keluar sepanjang masa yang boleh merevolusikan industri dan berpotensi menjadikan tenaga angin sebagai menarik kepada negara kaya matahari seperti negara kaya angin.

Bertani ombak

Berkaitan dengan kincir angin, tetapi tertimbus jauh di bawah laut, adalah bentuk tenaga boleh diperbaharui ketiga yang paling digembar-gemburkan: pasang surut. Kilang pasang surut kelihatan serupa dengan kincir angin, tetapi bukannya mengumpul tenaga daripada angin, mereka mengumpul tenaga mereka daripada pasang surut laut.

Ladang pasang surut tidak begitu popular dan tidak menarik banyak pelaburan, seperti solar dan angin. Atas sebab itu, pasang surut tidak akan menjadi pemain utama dalam campuran boleh diperbaharui di luar beberapa negara, seperti UK. Itu memalukan kerana, menurut Panel Foresight Marin UK, jika kita menangkap hanya 0.1 peratus daripada tenaga air pasang kinetik Bumi, ia sudah cukup untuk menguasai dunia.

Tenaga pasang surut juga mempunyai beberapa kelebihan unik berbanding solar dan angin. Sebagai contoh, tidak seperti suria dan angin, pasang surut benar-benar berjalan 24/7. Pasang surut adalah hampir malar, jadi anda sentiasa tahu berapa banyak kuasa yang akan anda jana pada mana-mana hari tertentu—baik untuk kebolehramalan dan perancangan. Dan yang paling penting bagi NIMBY di luar sana, kerana ladang pasang surut terletak di dasar lautan, mereka secara berkesan tidak dapat dilihat, hilang dari fikiran.

Boleh diperbaharui sekolah lama: hidro dan geoterma

Anda mungkin fikir adalah pelik bahawa apabila bercakap tentang boleh diperbaharui, kami tidak memberikan banyak masa siaran kepada beberapa bentuk boleh diperbaharui yang tertua dan paling banyak diterima pakai: hidro dan geoterma. Nah, ada sebab kukuh untuk itu: Perubahan iklim tidak lama lagi akan menghakis keluaran kuasa hidro, manakala geoterma akan berkembang kurang menjimatkan jika dibandingkan dengan solar dan angin. Tetapi mari kita gali lebih dalam.

Kebanyakan empangan hidroelektrik di dunia diberi makan oleh sungai besar dan tasik yang dipenuhi oleh pencairan glasier bermusim dari banjaran gunung berdekatan dan, sedikit sebanyak, air bawah tanah dari kawasan hujan yang tinggi di atas paras laut. Sepanjang dekad yang akan datang, perubahan iklim ditetapkan untuk mengurangkan (mencairkan atau mengeringkan) jumlah air yang datang daripada kedua-dua sumber air ini.

Contoh ini boleh dilihat di Brazil, sebuah negara dengan salah satu campuran tenaga terhijau di dunia, menjana lebih 75 peratus tenaganya daripada kuasa hidroelektrik. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penurunan hujan dan peningkatan kemarau telah berlaku menyebabkan gangguan bekalan elektrik yang kerap (keperangan dan pemadaman) sepanjang tahun. Kelemahan tenaga sedemikian akan menjadi lebih biasa dengan setiap dekad yang berlalu, memaksa negara yang bergantung kepada hidro untuk melaburkan dolar boleh diperbaharui mereka di tempat lain.

Sementara itu, konsep geoterma adalah cukup asas: di bawah kedalaman tertentu, Bumi sentiasa panas; tebuk lubang yang dalam, masukkan beberapa paip, tuangkan air, kumpulkan wap panas yang naik, dan gunakan wap itu untuk menggerakkan turbin dan menjana tenaga.

Di sesetengah negara seperti Iceland, di mana mereka "diberkati" dengan sejumlah besar gunung berapi, geoterma ialah penjana besar tenaga bebas dan hijau—ia menghasilkan hampir 30 peratus kuasa Iceland. Dan di kawasan terpilih di dunia yang mempunyai ciri-ciri tektonik yang serupa, ia merupakan satu bentuk tenaga yang berbaloi untuk dilaburkan. Tetapi kebanyakan tempat lain, loji geoterma mahal untuk dibina dan dengan penurunan harga solar dan angin setiap tahun, geoterma tidak akan mampu bersaing di kebanyakan negara.

Kad bebas yang boleh diperbaharui

Penentang tenaga boleh diperbaharui sering mengatakan bahawa disebabkan ketidakpercayaan mereka, kita perlu melabur dalam sumber tenaga yang besar, mantap dan kotor—seperti arang batu, minyak dan gas asli cair—untuk menyediakan jumlah tenaga yang konsisten untuk memenuhi keperluan kita. Sumber tenaga ini dirujuk sebagai sumber kuasa "beban asas" kerana ia secara tradisinya berfungsi sebagai tulang belakang sistem tenaga kita. Tetapi di beberapa bahagian dunia, terutamanya negara seperti Perancis, nuklear telah menjadi sumber kuasa beban asas pilihan.

Nuklear telah menjadi sebahagian daripada campuran tenaga dunia sejak akhir Perang Dunia Kedua. Walaupun secara teknikalnya menghasilkan sejumlah besar tenaga sifar karbon, kesan sampingan dari segi sisa toksik, kemalangan nuklear, dan percambahan senjata nuklear telah menjadikan pelaburan moden dalam nuklear hampir mustahil.

Yang berkata, nuklear bukan satu-satunya permainan di bandar. Terdapat dua jenis sumber kuasa tidak boleh diperbaharui baharu yang patut dibincangkan: tenaga Thorium dan Fusion. Fikirkan ini sebagai tenaga nuklear generasi akan datang, tetapi lebih bersih, lebih selamat dan jauh lebih berkuasa.

Torium dan gabungan sekitar sudut?

Reaktor torium menggunakan torium nitrat, sumber yang empat kali lebih banyak daripada uranium. Ia juga menjana tenaga yang jauh lebih banyak daripada reaktor berkuasa uranium, menghasilkan lebih sedikit sisa, tidak boleh diubah menjadi bom gred senjata, dan hampir kalis lebur. (Tonton penjelasan lima minit tentang reaktor Thorium disini.)

Sementara itu, reaktor pelakuran pada asasnya berjalan di atas air laut—atau lebih tepatnya, gabungan isotop hidrogen tritium dan deuterium. Di mana reaktor nuklear menjana elektrik dengan membelah atom, reaktor pelakuran mengeluarkan satu halaman daripada buku permainan matahari kita dan cuba menggabungkan atom bersama-sama. (Tonton penjelasan lapan minit tentang reaktor gabungan disini.)

Kedua-dua teknologi penjanaan tenaga ini akan hadir di pasaran menjelang akhir 2040-an—sudah terlambat untuk benar-benar membuat perubahan dalam pasaran tenaga dunia, apatah lagi perjuangan kita menentang perubahan iklim. Syukurlah, itu mungkin tidak berlaku terlalu lama.

Teknologi di sekeliling reaktor torium sebahagian besarnya sudah wujud dan sedang giat dijalankan dikejar oleh China. Malah, mereka mengumumkan rancangan mereka untuk membina reaktor Thorium yang berfungsi sepenuhnya dalam tempoh 10 tahun akan datang (pertengahan 2020-an). Sementara itu, kuasa gabungan telah kekurangan dana secara kronik selama beberapa dekad, tetapi baru-baru ini berita daripada Lockheed Martin menunjukkan bahawa reaktor gabungan baru mungkin hanya satu dekad lagi.

Jika salah satu daripada sumber tenaga ini datang dalam talian dalam dekad yang akan datang, ia akan menghantar gelombang kejutan melalui pasaran tenaga. Kuasa Thorium dan gabungan berpotensi untuk memperkenalkan sejumlah besar tenaga bersih ke dalam grid tenaga kita dengan lebih pantas daripada tenaga boleh diperbaharui kerana mereka tidak memerlukan kita untuk pendawaian semula grid kuasa sedia ada. Dan kerana ini adalah bentuk tenaga intensif modal dan terpusat, ia akan menjadi sangat menarik kepada syarikat utiliti tradisional yang ingin melawan pertumbuhan solar.

Pada penghujung hari, ia adalah satu tos-up. Jika torium dan gabungan memasuki pasaran komersial dalam tempoh 10 tahun akan datang, mereka boleh mengatasi tenaga boleh diperbaharui sebagai masa depan tenaga. Lebih lama daripada itu dan boleh diperbaharui menang. Walau apa pun, tenaga yang murah dan banyak terdapat pada masa hadapan kita.

Jadi bagaimana rupa dunia dengan tenaga tanpa had? Kami akhirnya menjawab soalan itu dalam bahagian enam siri Masa Depan Tenaga kami.

PAUTAN SIRI TENAGA MASA DEPAN

Kematian perlahan era tenaga karbon: Masa Depan Tenaga P1

Minyak! Pencetus untuk era boleh diperbaharui: Masa Depan Tenaga P2

Kebangkitan kereta elektrik: Masa Depan Tenaga P3

Tenaga suria dan kebangkitan internet tenaga: Masa Depan Tenaga P4

Masa depan kita dalam dunia yang banyak tenaga: Masa Depan Tenaga P6