Odnawialne źródła energii kontra tor i energia syntezy jądrowej: Przyszłość energii P5

 Podobnie jak energia słoneczna nie generuje energii 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, tak też nie działa zbyt dobrze w niektórych miejscach na świecie w porównaniu z innymi. Zaufaj mi, pochodzę z Kanady, są miesiące, w których ledwo widzisz słońce. Prawdopodobnie jest znacznie gorzej w krajach skandynawskich i Rosji – może to również tłumaczy, jak dużo heavy metalu i wódki się tam cieszy.

Ale jak wspomniano w poprzednią część W tej serii Future of Energy energia słoneczna nie jest jedyną grą o odnawialne źródła energii w mieście. W rzeczywistości istnieje wiele opcji energii odnawialnej, których technologia rozwija się równie szybko jak energia słoneczna, a koszty i produkcja energii elektrycznej (w niektórych przypadkach) przewyższają energię słoneczną.

Z drugiej strony porozmawiamy również o tym, co lubię nazywać „dzikimi kartami odnawialnymi”. Są to nowe i niezwykle potężne źródła energii, które wytwarzają zerową emisję dwutlenku węgla, ale których wtórne koszty dla środowiska i społeczeństwa nie zostały jeszcze zbadane (i mogą okazać się szkodliwe).

Podsumowując, punktem, który tutaj zbadamy, jest to, że podczas gdy energia słoneczna stanie się dominującym źródłem energii do połowy stulecia, przyszłość będzie również składać się z energetycznego koktajlu odnawialnych źródeł energii i symboli wieloznacznych. Zacznijmy więc od energii odnawialnej, która NIMBY na całym świecie nienawidzę z pasją.

Energia wiatrowa, o czym Don Kichot nie wiedział

Kiedy eksperci mówią o energii odnawialnej, większość skupia się na farmach wiatrowych obok energii słonecznej. Powód? Cóż, spośród wszystkich odnawialnych źródeł energii na rynku, gigantyczne wiatraki są najbardziej widoczne – wystają jak obolałe kciuki wzdłuż pól rolników i odizolowanych (i nie tak odizolowanych) widoków nadmorskich w wielu częściach świata.

Ale gdy okręg wokalny nienawidzi ich, w niektórych częściach świata rewolucjonizują miks energetyczny. To dlatego, że podczas gdy niektóre kraje są pobłogosławione słońcem, inne mają wiatr i to dużo. Co było kiedyś niszczenie parasoli, zamykanie okien i niszczenie włosów została wyhodowana (zwłaszcza w ciągu ostatnich pięciu do siedmiu lat) w potęgę wytwarzania energii odnawialnej.

Weźmy na przykład kraje skandynawskie. Energia wiatrowa rośnie w tak szybkim tempie w Finlandii i Danii, że pochłaniają marże swoich elektrowni węglowych. Nawiasem mówiąc, są to elektrownie węglowe, które miały chronić te kraje przed „niepewną” energią odnawialną. Teraz Dania i Finlandia planują usunąć z systemu te elektrownie, 2,000 megawatów brudnej energii przez 2030.

Ale to nie wszystko! Dania tak się rozwinęła w dziedzinie energii wiatrowej, że planuje całkowicie wycofać węgiel do 2030 r. i całą swoją gospodarkę przestawić na energię odnawialną (głównie z wiatru) przez 2050. Tymczasem nowe projekty wiatraków (m.in. pierwszej, drugiej) pojawiają się cały czas, co może zrewolucjonizować branżę i potencjalnie sprawić, że energetyka wiatrowa będzie tak samo atrakcyjna dla krajów bogatych w słońce, jak dla tych, w których energia wiatrowa jest bogata.

Uprawianie fal

Powiązana z wiatrakami, ale zakopana głęboko pod wodą, jest trzecią najbardziej popularną formą energii odnawialnej: pływową. Młyny pływowe wyglądają podobnie do wiatraków, ale zamiast pobierać energię z wiatru, pobierają ją z pływów oceanicznych.

Farmy pływowe nie są tak popularne, ani nie przyciągają tak wielu inwestycji, jak energia słoneczna i wiatrowa. Z tego powodu pływy nigdy nie będą głównym graczem w miksie odnawialnym poza kilkoma krajami, takimi jak Wielka Brytania. Szkoda, bo według brytyjskiego Marine Foresight Panel, gdybyśmy przechwycili zaledwie 0.1 procent energii kinetycznej pływów na Ziemi, wystarczyłoby to do zasilania świata.

Energia pływów ma również kilka wyjątkowych zalet w porównaniu z energią słoneczną i wiatrową. Na przykład, w przeciwieństwie do słońca i wiatru, pływy naprawdę działają 24/7. Pływy są prawie stałe, więc zawsze wiesz, ile energii wygenerujesz w danym dniu — to świetne rozwiązanie, jeśli chodzi o przewidywalność i planowanie. A co najważniejsze dla NIMBYs, ponieważ farmy pływowe znajdują się na dnie oceanu, są praktycznie poza zasięgiem wzroku, poza umysłem.

Odnawialne źródła starej szkoły: wodna i geotermalna

Możesz pomyśleć, że to dziwne, że kiedy mówimy o odnawialnych źródłach energii, nie poświęcamy dużo czasu antenowego niektórym z najstarszych i najszerzej stosowanych form energii odnawialnej: hydro i geotermalnej. Cóż, jest ku temu dobry powód: zmiany klimatyczne wkrótce zmniejszą produkcję energii wodnej, podczas gdy energia geotermalna stanie się mniej ekonomiczna w porównaniu z energią słoneczną i wiatrową. Zagłębmy się jednak nieco głębiej.

Większość światowych zapór hydroelektrycznych zasilana jest przez duże rzeki i jeziora, które same zasilane są przez sezonowe topnienie lodowców z pobliskich pasm górskich oraz, w mniejszym stopniu, przez wody gruntowe z deszczowych regionów wysoko nad poziomem morza. W nadchodzących dziesięcioleciach zmiany klimatu mają na celu zmniejszenie (stopienie lub wyschnięcie) ilości wody pochodzącej z obu tych źródeł.

Przykładem może być Brazylia, kraj o jednym z najbardziej ekologicznych miksów energetycznych na świecie, wytwarzającym ponad 75% energii z hydroelektrowni. W ostatnich latach zmniejszyły się opady deszczu i nasilały się susze spowodował regularne przerwy w zasilaniu (zaciemnienia i przerwy w dostawie prądu) przez większą część roku. Takie słabe punkty energii staną się coraz bardziej powszechne z każdą mijającą dekadą, zmuszając kraje zależne od energii wodnej do inwestowania swoich dolarów w energię odnawialną gdzie indziej.

Tymczasem pojęcie geotermii jest wystarczająco podstawowe: poniżej pewnej głębokości Ziemia jest zawsze gorąca; wywierć głęboki otwór, wrzuć rurę, wlej wodę, zbierz unoszącą się gorącą parę i użyj tej pary do napędzania turbiny i generowania energii.

W niektórych krajach, takich jak Islandia, gdzie są „pobłogosławione” dużą liczbą wulkanów, energia geotermalna jest ogromnym generatorem darmowej i zielonej energii — wytwarza prawie 30 procent energii na Islandii. A w wybranych obszarach świata, które mają podobne cechy tektoniczne, opłaca się inwestować w energię. Ale w większości innych elektrowni geotermalnych są drogie w budowie, a ceny energii słonecznej i wiatrowej spadają z roku na rok, energia geotermalna po prostu nie będzie być w stanie konkurować w większości krajów.

Odnawialne źródła dzikiej karty

Przeciwnicy OZE często mówią, że ze względu na ich zawodność musimy inwestować w duże, ugruntowane i brudne źródła energii – takie jak węgiel, ropa naftowa i skroplony gaz ziemny – aby zapewnić stałe ilości energii na nasze potrzeby. Te źródła energii są określane jako źródła zasilania „podstawowego”, ponieważ tradycyjnie służyły jako kręgosłup naszego systemu energetycznego. Jednak w niektórych częściach świata, zwłaszcza w krajach takich jak Francja, energia jądrowa była wybieranym źródłem zasilania podstawowego.

Energia jądrowa jest częścią światowego miksu energetycznego od końca II wojny światowej. Chociaż technicznie wytwarza znaczną ilość energii bezemisyjnej, skutki uboczne w postaci toksycznych odpadów, wypadków jądrowych i proliferacji broni jądrowej sprawiły, że nowoczesne inwestycje w energię jądrową są prawie niemożliwe.

To powiedziawszy, energia jądrowa nie jest jedyną grą w mieście. Warto wspomnieć o dwóch nowych rodzajach nieodnawialnych źródeł energii: energii toru i energii fuzyjnej. Pomyśl o nich jako o energii jądrowej nowej generacji, ale czystszej, bezpieczniejszej io wiele potężniejszej.

Tor i fuzja za rogiem?

Reaktory z torem działają na azotanie toru, który jest czterokrotnie bardziej obfity niż uran. Generują również znacznie więcej energii niż reaktory zasilane uranem, wytwarzają mniej odpadów, nie można ich przekształcić w bomby bojowe i są praktycznie odporne na topnienie. (Obejrzyj pięciominutowe wyjaśnienie reaktorów Toru tutaj.)

Tymczasem reaktory termojądrowe w zasadzie działają na wodzie morskiej, a dokładnie na kombinacji izotopów wodoru trytu i deuteru. Tam, gdzie reaktory jądrowe wytwarzają energię elektryczną poprzez rozszczepianie atomów, reaktory termojądrowe wyrywają stronę z naszego słonecznego podręcznika i próbują łączyć atomy. (Obejrzyj ośmiominutowe wyjaśnienie reaktorów termojądrowych tutaj.)

Obie te technologie wytwarzania energii miały wejść na rynek pod koniec lat 2040. XX wieku – zdecydowanie za późno, aby naprawdę zmienić światowe rynki energii, nie mówiąc już o naszej walce ze zmianami klimatycznymi. Na szczęście może to nie trwać zbyt długo.

Technologia związana z reaktorami torowymi w dużej mierze już istnieje i jest aktywnie rozwijana realizowane przez Chiny. W rzeczywistości ogłosili plany budowy w pełni działającego reaktora Thorium w ciągu najbliższych 10 lat (połowa lat 2020. XX wieku). Tymczasem energia termojądrowa była chronicznie niedofinansowana przez dziesięciolecia, ale ostatnio wiadomości z Lockheed Martin wskazuje, że nowy reaktor termojądrowy może być również za dziesięć lat.

Jeśli którekolwiek z tych źródeł energii pojawi się w sieci w ciągu następnej dekady, wywoła falę uderzeniową na rynkach energii. Energia z toru i syntezy jądrowej może potencjalnie wprowadzić do naszej sieci energetycznej ogromne ilości czystej energii szybciej niż źródła odnawialne, ponieważ nie będą potrzebować nas do ponownego okablowania istniejącej sieci energetycznej. A ponieważ są to kapitałochłonne i scentralizowane formy energii, będą bardzo atrakcyjne dla tych tradycyjnych przedsiębiorstw użyteczności publicznej, które chcą walczyć z rozwojem energii słonecznej.

Pod koniec dnia to podrzucenie. Jeśli tor i fuzja wejdą na rynki komercyjne w ciągu najbliższych 10 lat, mogą wyprzedzić odnawialne źródła energii jako przyszłość energii. Jeśli będzie dłużej, zwyciężą odnawialne źródła energii. Tak czy inaczej, tania i obfita energia jest w naszej przyszłości.

Jak więc naprawdę wygląda świat z nieograniczoną energią? W końcu odpowiadamy na to pytanie w część szósta naszej serii Future of Energy.

PRZYSZŁOŚĆ SERII ENERGETYCZNYCH LINKI

Powolna śmierć ery energetyki węglowej: przyszłość energii P1

Olej! Wyzwalacz ery energii odnawialnej: Przyszłość Energii P2

Powstanie samochodu elektrycznego: Future of Energy P3

Energia słoneczna i rozwój internetu energetycznego: przyszłość energii P4

Nasza przyszłość w świecie bogatym w energię: Future of Energy P6