Kwantumrun

BEELDKREDIET: Kwantumrun

Hernieuwbare energie versus de wildcards voor thorium en fusie-energie: Future of Energy P5

David Tal, uitgever, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tue, 09 / 15 / 2020 - 10: 23

Net zoals zonne-energie niet 24/7 energie opwekt, werkt het op sommige plaatsen in de wereld ook niet zo goed in vergelijking met andere. Geloof me, als je uit Canada komt, zijn er maanden waarin je de zon nauwelijks ziet. Het is waarschijnlijk veel erger in de Scandinavische landen en Rusland - misschien verklaart dat ook de aanzienlijke hoeveelheid heavy metal en wodka die daar wordt genoten.

Maar zoals vermeld in de vorig deel van deze Future of Energy-serie is zonne-energie niet het enige hernieuwbare spel in de stad. In feite zijn er verschillende opties voor hernieuwbare energie waarvan de technologie zich net zo snel ontwikkelt als zonne-energie, en waarvan de kosten en elektriciteitsproductie (in sommige gevallen) beter zijn dan zonne-energie.

Aan de andere kant gaan we het ook hebben over wat ik graag 'wildcard hernieuwbare energiebronnen' noem. Dit zijn nieuwe en ongelooflijk krachtige energiebronnen die geen koolstofemissies produceren, maar waarvan de secundaire kosten voor het milieu en de samenleving nog moeten worden bestudeerd (en mogelijk schadelijk blijken te zijn).

Al met al is het punt dat we hier zullen onderzoeken, dat terwijl zonne-energie tegen het midden van de eeuw de dominante energiebron zal worden, de toekomst ook zal bestaan uit een energiecocktail van hernieuwbare energiebronnen en wildcards. Dus laten we beginnen met het hernieuwbare dat NIMBY's over de hele wereld haten met een passie.

Windenergie, wat Don Quichot niet wist

Wanneer experts het hebben over hernieuwbare energie, zijn de meeste klonen in windparken naast zonne-energie. De reden? Welnu, van alle hernieuwbare energiebronnen op de markt zijn gigantische windmolens het meest zichtbaar - ze steken als pijnlijke duimen uit langs de velden van boeren en geïsoleerde (en niet zo geïsoleerde) uitzichten op de kust in veel delen van de wereld.

Maar terwijl een vocaal kiesdistrict haat hen, in sommige delen van de wereld brengen ze een revolutie teweeg in de energiemix. Dat komt omdat terwijl sommige landen gezegend zijn met zon, andere wind hebben en veel. Wat was ooit een paraplu-vernietigende, raam-luiken, en kapsel-verpest ergernis is gecultiveerd (vooral in de afgelopen vijf tot zeven jaar) tot een krachtpatser van duurzame energieopwekking.

Neem bijvoorbeeld de Scandinavische landen. Windenergie groeit zo snel in Finland en Denemarken dat ze de winstmarges van hun kolencentrales opeten. Dit zijn trouwens kolencentrales die deze landen moesten beschermen tegen “onbetrouwbare” hernieuwbare energie. Nu zijn Denemarken en Finland van plan om deze energiecentrales, 2,000 megawatt aan vuile energie, uit het systeem te halen door 2030.

Maar dat is niet alles mensen! Denemarken is zo gangster geworden op windenergie dat ze van plan zijn steenkool tegen 2030 volledig uit te faseren en hun hele economie over te zetten op hernieuwbare energie (meestal van wind) door 2050. Ondertussen zijn nieuwe windmolenontwerpen (bijv. een, twee) komen voortdurend op de markt en kunnen een revolutie teweegbrengen in de industrie en mogelijk windenergie net zo aantrekkelijk maken voor zonrijke landen als voor windrijke landen.

De golven bewerken

Verwant aan windmolens, maar diep onder de zee begraven, is de derde meest gehypte vorm van hernieuwbare energie: getijdenenergie. Getijdenmolens lijken op windmolens, maar in plaats van energie uit de wind te halen, halen ze hun energie uit de getijden van de oceaan.

Getijdenparken zijn lang niet zo populair en trekken ook niet zoveel investeringen aan, zoals zon en wind. Om die reden zal getij nooit een grote speler zijn in de hernieuwbare mix buiten een paar landen, zoals het VK. Dat is jammer, want volgens het Britse Marine Foresight Panel zou het voldoende zijn om de wereld van stroom te voorzien als we slechts 0.1 procent van de kinetische getijdenenergie van de aarde zouden opvangen.

Getijdenenergie heeft ook enkele unieke voordelen ten opzichte van zon en wind. In tegenstelling tot zon en wind loopt het getij bijvoorbeeld echt 24/7. De getijden zijn vrijwel constant, dus je weet altijd hoeveel stroom je op een bepaalde dag zult genereren - geweldig voor voorspelbaarheid en planning. En het belangrijkste voor de NIMBY's die er zijn, aangezien getijdenboerderijen op de bodem van de oceaan zitten, zijn ze in feite uit het zicht, uit het hart.

Old school hernieuwbare energiebronnen: waterkracht en geothermie

Je zou het misschien vreemd vinden dat we, als we het hebben over hernieuwbare energiebronnen, niet veel zendtijd geven aan enkele van de oudste en meest gebruikte vormen van hernieuwbare energie: waterkracht en geothermie. Nou, daar is een goede reden voor: klimaatverandering zal binnenkort het vermogen van waterkracht aantasten, terwijl geothermie minder zuinig zal worden in vergelijking met zon en wind. Maar laten we wat dieper graven.

De meeste hydro-elektrische dammen in de wereld worden gevoed door grote rivieren en meren die zelf worden gevoed door het seizoensgebonden smelten van gletsjers uit nabijgelegen bergketens en, in mindere mate, door grondwater uit regenachtige gebieden hoog boven de zeespiegel. De komende decennia zal klimaatverandering de hoeveelheid water die uit beide waterbronnen komt, verminderen (smelten of uitdrogen).

Een voorbeeld hiervan is te zien in Brazilië, een land met een van 's werelds groenste energiemixen, dat meer dan 75 procent van zijn energie opwekt uit waterkracht. In de afgelopen jaren hebben verminderde regenval en toenemende droogte veroorzaakte regelmatige stroomonderbrekingen (brown-outs en black-outs) gedurende een groot deel van het jaar. Dergelijke kwetsbaarheden op het gebied van energie zullen met elk voorbijgaand decennium veel gebruikelijker worden, waardoor landen die afhankelijk zijn van waterkracht, gedwongen worden hun duurzame dollars elders te investeren.

Ondertussen is het concept van geothermie eenvoudig genoeg: onder een bepaalde diepte is de aarde altijd heet; boor een diep gat, laat wat leidingen vallen, giet er water in, verzamel de hete stoom die opstijgt en gebruik die stoom om een turbine aan te drijven en energie op te wekken.

In sommige landen, zoals IJsland, waar ze "gezegend" zijn met een groot aantal vulkanen, is geothermie een enorme generator van gratis en groene energie - het produceert bijna 30 procent van IJslands stroom. En in bepaalde delen van de wereld die vergelijkbare tektonische kenmerken hebben, is het een waardevolle vorm van energie om in te investeren. Maar bijna overal elders zijn geothermische centrales duur om te bouwen en met zon en wind die elk jaar in prijs dalen, zal geothermie gewoon niet in de meeste landen kunnen concurreren.

De wildcard hernieuwbare energie

De tegenstanders van hernieuwbare energiebronnen zeggen vaak dat we vanwege hun onbetrouwbaarheid moeten investeren in grote, gevestigde en vuile energiebronnen - zoals steenkool, olie en vloeibaar aardgas - om consistente hoeveelheden energie te leveren om aan onze behoeften te voldoen. Deze energiebronnen worden "baseload"-stroombronnen genoemd omdat ze van oudsher de ruggengraat van ons energiesysteem hebben gediend. Maar in sommige delen van de wereld, vooral in landen als Frankrijk, is kernenergie de voorkeursbron voor basisbelasting.

Kernenergie maakt sinds het einde van de Tweede Wereldoorlog deel uit van de energiemix van de wereld. Hoewel het technisch gezien een aanzienlijke hoeveelheid koolstofvrije energie produceert, hebben de bijwerkingen in termen van giftig afval, nucleaire ongevallen en de verspreiding van kernwapens moderne investeringen in nucleair vrijwel onmogelijk gemaakt.

Dat gezegd hebbende, nucleair is niet het enige spel in de stad. Er zijn twee nieuwe soorten niet-hernieuwbare energiebronnen die het waard zijn om over te praten: Thorium- en Fusie-energie. Zie deze als kernenergie van de volgende generatie, maar schoner, veiliger en veel krachtiger.

Thorium en fusie om de hoek?

Thoriumreactoren draaien op thoriumnitraat, een hulpbron die vier keer overvloediger is dan uranium. Ze wekken ook veel meer energie op dan door uranium aangedreven reactoren, produceren minder afval, kunnen niet worden omgezet in bommen van wapenkwaliteit en zijn vrijwel bestand tegen kernsmelting. (Bekijk een uitleg van vijf minuten over Thoriumreactoren hier.)

Ondertussen draaien fusiereactoren in principe op zeewater - of om precies te zijn, een combinatie van de waterstofisotopen tritium en deuterium. Waar kernreactoren elektriciteit opwekken door atomen te splitsen, halen fusiereactoren een pagina uit het draaiboek van onze zon en proberen atomen samen te smelten. (Bekijk een uitleg van acht minuten over fusiereactoren hier.)

Beide energieopwekkende technologieën zouden eind 2040 op de markt komen - veel te laat om echt een verschil te maken op de wereldenergiemarkten, laat staan in onze strijd tegen klimaatverandering. Gelukkig is dat misschien niet al te lang het geval.

De technologie rond thoriumreactoren bestaat grotendeels al en wordt actief achtervolgd door China. Ze kondigden zelfs hun plannen aan om binnen de komende 10 jaar (midden van de jaren 2020) een volledig functionerende Thoriumreactor te bouwen. Ondertussen is fusie-energie al tientallen jaren chronisch ondergefinancierd, maar recentelijk nieuws van Lockheed Martin geeft aan dat een nieuwe fusiereactor misschien ook slechts een decennium verwijderd is.

Als een van deze energiebronnen binnen het komende decennium online komt, zal dit schokgolven door de energiemarkten sturen. Thorium- en fusie-energie hebben het potentieel om enorme hoeveelheden schone energie sneller in ons energienet te brengen dan hernieuwbare energiebronnen, omdat ze ons niet nodig hebben om het bestaande elektriciteitsnet opnieuw te bedraden. En aangezien dit kapitaalintensieve en gecentraliseerde vormen van energie zijn, zullen ze zeer aantrekkelijk zijn voor traditionele nutsbedrijven die de groei van zonne-energie willen bestrijden.

Aan het eind van de dag is het een toss-up. Als thorium en kernfusie binnen de komende 10 jaar op de commerciële markten komen, kunnen ze hernieuwbare energiebronnen inhalen als de toekomst van energie. Langer dan dat en hernieuwbare energie wint het. Hoe dan ook, goedkope en overvloedige energie ligt in onze toekomst.

Dus hoe ziet een wereld met onbeperkte energie er echt uit? We beantwoorden die vraag eindelijk in deel zes van onze serie Future of Energy.