Zinazoweza kutumika upya dhidi ya kadi-mwitu za waturiamu na nishati ya muunganisho: Mustakabali wa Nishati P5

MKOPO WA PICHA: Quantumrun

Zinazoweza kutumika upya dhidi ya kadi-mwitu za waturiamu na nishati ya muunganisho: Mustakabali wa Nishati P5

     Kama vile jinsi sola haitoi nishati 24/7, pia haifanyi kazi vizuri katika maeneo mengine ulimwenguni ikilinganishwa na zingine. Niamini, ukitoka Kanada, kuna miezi kadhaa ambapo huoni jua kwa shida. Kuna uwezekano kuwa mbaya zaidi katika nchi za Nordic na Urusi-labda hiyo pia inaelezea kiasi kikubwa cha metali nzito na vodka iliyofurahia huko.

    Lakini kama ilivyotajwa katika sehemu iliyopita katika mfululizo huu wa Mustakabali wa Nishati, nishati ya jua sio mchezo pekee unaoweza kurejeshwa mjini. Kwa kweli, kuna aina mbalimbali za chaguzi za nishati mbadala ambazo teknolojia yake inakua kwa haraka kama vile nishati ya jua, na gharama zake na pato la umeme (katika baadhi ya matukio) linashinda nishati ya jua.

    Kwa upande mwingine, tutazungumza pia kuhusu kile ninachopenda kuita "wildcard renewables." Hivi ni vyanzo vipya vya nishati na vyenye nguvu sana ambavyo hutoa hewa sifuri ya kaboni, lakini gharama zake za pili kwa mazingira na jamii bado hazijachunguzwa (na zinaweza kuwa hatari).

    Kwa ujumla, jambo ambalo tutachunguza hapa ni kwamba ingawa nishati ya jua itakuwa chanzo kikuu cha nishati ifikapo katikati ya karne, siku zijazo pia zitaundwa na mchanganyiko wa nishati mbadala na kadi-mwitu. Kwa hivyo wacha tuanze na hiyo inayoweza kufanywa upya NIMBYs duniani kote chuki kwa shauku.

    Nguvu ya upepo, ambayo Don Quixote hakujua

    Wadadisi wanapozungumza kuhusu nishati mbadala, donge nyingi katika mashamba ya upepo kando ya jua. Sababu? Naam, kati ya vitu vinavyoweza kurejeshwa sokoni, vinu vikubwa vya upepo ndivyo vinavyoonekana zaidi—vinashikamana nje kama vidole gumba kwenye mashamba ya wakulima na mitazamo iliyotengwa (na isiyojitenga sana) ya mbele ya bahari katika sehemu nyingi za dunia.

    Lakini wakati a eneo bunge la sauti inawachukia, katika sehemu zingine za ulimwengu, wanabadilisha mchanganyiko wa nishati. Hiyo ni kwa sababu wakati nchi zingine zimebarikiwa na jua, zingine zina upepo na mwingi. Nini mara moja kuharibu mwavuli, kufunga madirisha, na kero ya kuharibu nywele imekuwa ikilimwa (hasa katika kipindi cha miaka mitano hadi saba) kuwa kituo cha kuzalisha nishati mbadala.

    Chukua nchi za Nordic, kwa mfano. Nishati ya upepo imekuwa ikiongezeka kwa kasi kubwa sana nchini Ufini na Denmark hivi kwamba wanakula kiasi cha faida cha mitambo yao ya nishati ya makaa ya mawe. Hizi ni mimea ya makaa ya mawe, kwa njia, ambayo ilipaswa kulinda nchi hizi kutoka kwa nishati "isiyoaminika" inayoweza kurejeshwa. Sasa, Denmark na Ufini zinapanga kuweka nondo mitambo hii ya umeme, megawati 2,000 za nishati chafu, nje ya mfumo. na 2030.

    Lakini si kwamba wote folks! Denmaki imetumia nishati ya upepo hivi kwamba wanapanga kumaliza kabisa makaa ya mawe ifikapo 2030 na kubadilisha uchumi wao wote kuwa nishati mbadala (hasa kutoka kwa upepo) na 2050. Wakati huo huo, miundo mipya ya kinu (mf. moja, mbili) yanatoka kila wakati ambayo yanaweza kuleta mapinduzi katika sekta hii na uwezekano wa kufanya nishati ya upepo kuvutia kwa nchi zenye jua nyingi kama zinavyovutia nchi zenye upepo.

    Kulima mawimbi

    Inayohusiana na vinu vya upepo, lakini iliyozikwa chini ya bahari, ni aina ya tatu ya nishati mbadala: ya mawimbi. Vinu vya mawimbi vinafanana na vinu vya upepo, lakini badala ya kukusanya nishati kutoka kwa upepo, vinakusanya nishati kutoka kwa mawimbi ya bahari.

    Mashamba ya mawimbi si maarufu kama hayo, wala hayavutii uwekezaji mwingi, kama vile jua na upepo. Kwa sababu hiyo, mawimbi hayatakuwa mhusika mkuu katika mchanganyiko unaoweza kufanywa upya nje ya nchi chache, kama vile Uingereza. Hiyo ni aibu kwa sababu, kulingana na Jopo la Utabiri wa Bahari la Uingereza, ikiwa tungekamata asilimia 0.1 tu ya nishati ya wimbi la kinetic duniani, ingetosha kuupa ulimwengu nguvu.

    Nishati ya mawimbi pia ina faida za kipekee juu ya jua na upepo. Kwa mfano, tofauti na nishati ya jua na upepo, mawimbi yanaenda 24/7. Mawimbi yanakaribia kutobadilika, kwa hivyo unajua kila wakati ni kiasi gani cha nishati utakayotengeneza wakati wa siku fulani—nzuri kwa kutabirika na kupanga. Na muhimu zaidi kwa NIMBYs huko nje, kwa kuwa mashamba ya maji yanakaa chini ya bahari, hayaonekani kwa ufanisi, bila kufikiria.

    Vigezo vya shule ya zamani: hydro na jotoardhi

    Huenda ukafikiri ni jambo la ajabu kwamba tunapozungumza kuhusu vinavyoweza kurejeshwa, hatutoi muda mwingi wa maongezi kwa baadhi ya aina kongwe zaidi na zinazokubaliwa kwa wingi zaidi za kutumia upya: maji na jotoardhi. Kuna sababu nzuri ya hilo: Mabadiliko ya hali ya hewa hivi karibuni yatamomonyoa utokaji wa nishati ya maji, huku jotoardhi itapungua kiuchumi ikilinganishwa na jua na upepo. Lakini wacha tuchimbue kwa undani zaidi.

    Mabwawa mengi ya kuzalisha umeme duniani yanalishwa na mito na maziwa makubwa ambayo yenyewe hulishwa na kuyeyuka kwa barafu kutoka kwenye safu za milima iliyo karibu na, kwa kiasi kidogo, maji ya chini ya ardhi kutoka maeneo yenye mvua nyingi juu ya usawa wa bahari. Katika miongo ijayo, mabadiliko ya hali ya hewa yamepangwa kupunguza (kuyeyuka au kukauka) kiasi cha maji kinachotoka katika vyanzo hivi viwili vya maji.

    Mfano wa hili unaweza kuonekana katika Brazili, nchi iliyo na mchanganyiko wa nishati ya kijani kibichi zaidi ulimwenguni, ikizalisha zaidi ya asilimia 75 ya nishati yake kutoka kwa nguvu ya umeme wa maji. Katika miaka ya hivi karibuni, mvua imepungua na kuongezeka kwa ukame ilisababisha kukatika kwa umeme mara kwa mara (hudhurungi na kukatika kwa umeme) katika sehemu kubwa ya mwaka. Udhaifu kama huo wa nishati utakuwa wa kawaida zaidi kwa kila muongo unaopita, na kulazimisha nchi zinazotegemea nishati ya maji kuwekeza dola zao mbadala mahali pengine.

    Wakati huo huo, dhana ya jotoardhi ni msingi wa kutosha: chini ya kina fulani, Dunia daima ni moto; toboa shimo refu, dondosha bomba, mimina maji ndani, kusanya mvuke moto unaotoka na utumie mvuke huo kuwasha turbine na kutoa nishati.

    Katika baadhi ya nchi kama vile Iceland, ambako “zimebarikiwa” na idadi kubwa ya volkeno, jotoardhi ni jenereta kubwa ya nishati isiyolipishwa na ya kijani—inazalisha karibu asilimia 30 ya nishati ya Iceland. Na katika maeneo mahususi ya ulimwengu ambayo yana sifa zinazofanana za kitektoniki, ni aina ya nishati inayofaa kuwekeza. Lakini zaidi kila mahali, mimea ya jotoardhi ni ghali kujenga na kwa sababu bei ya nishati ya jua na upepo hupungua kila mwaka, jotoardhi haitaweza tu. kuwa na uwezo wa kushindana katika nchi nyingi.

    Wildcard inaweza kufanywa upya

    Wapinzani wa bidhaa zinazoweza kurejeshwa mara kwa mara husema kwamba kwa sababu ya kutotegemewa kwao, tunahitaji kuwekeza katika vyanzo vikubwa vya nishati, vilivyoanzishwa na vichafu—kama vile makaa ya mawe, mafuta na gesi asilia iliyotiwa kimiminika—ili kutoa kiasi thabiti cha nishati kukidhi mahitaji yetu. Vyanzo hivi vya nishati vinarejelewa kama vyanzo vya nguvu vya "baseload" kwa sababu vimetumika kama uti wa mgongo wa mfumo wetu wa nishati. Lakini katika baadhi ya maeneo ya dunia, hasa nchi kama Ufaransa, nyuklia imekuwa chanzo cha nguvu cha chaguo la msingi.

    Nyuklia imekuwa sehemu ya mchanganyiko wa nishati duniani tangu mwisho wa WWII. Ingawa kitaalam inazalisha kiasi kikubwa cha nishati ya kaboni sufuri, madhara katika suala la taka zenye sumu, ajali za nyuklia, na kuenea kwa silaha za nyuklia zimefanya uwekezaji wa kisasa katika nyuklia kuwa karibu kutowezekana.

    Hiyo ilisema, nyuklia sio mchezo pekee katika jiji. Kuna aina mbili mpya za vyanzo vya nishati visivyoweza kurejeshwa vinavyofaa kuzungumzia: Nishati ya Thorium na Fusion. Fikiria haya kama nguvu ya nyuklia ya kizazi kijacho, lakini safi zaidi, salama, na yenye nguvu zaidi.

    Thoriamu na fusion kuzunguka kona?

    Miyeyeko ya Thoriamu hutumia nitrati ya thorium, rasilimali ambayo ni nyingi mara nne kuliko urani. Pia huzalisha nishati nyingi zaidi kuliko vinu vya urani, hutoa taka kidogo, haziwezi kugeuzwa kuwa mabomu ya kiwango cha silaha, na kwa hakika haziwezi kuyeyuka. (Tazama maelezo ya dakika tano ya vinu vya Thorium hapa.)

    Wakati huo huo, vinu vya muunganisho huendeshwa kwenye maji ya bahari—au kuwa sawa, mchanganyiko wa isotopu ya hidrojeni tritium na deuterium. Ambapo vinu vya nyuklia huzalisha umeme kwa mgawanyiko wa atomi, vinu vya muunganisho huchukua ukurasa kutoka kwenye kitabu chetu cha michezo cha jua na kujaribu kuunganisha atomi pamoja. (Tazama maelezo ya dakika nane ya vinu vya muunganisho hapa.)

    Teknolojia zote mbili za kuzalisha nishati zilitokana na kuja sokoni mwishoni mwa miaka ya 2040—zikiwa zimechelewa sana kuleta mabadiliko katika soko la nishati duniani, achilia mbali mapambano yetu dhidi ya mabadiliko ya hali ya hewa. Kwa bahati nzuri, hiyo inaweza isiwe hivyo kwa muda mrefu sana.

    Teknolojia inayozunguka vinu vya waturiamu kwa kiasi kikubwa tayari ipo na inatumika kikamilifu kufuatiwa na China. Kwa hakika, walitangaza mipango yao ya kujenga kinu kinachofanya kazi kikamilifu cha Thorium ndani ya miaka 10 ijayo (katikati ya miaka ya 2020). Wakati huo huo, nguvu ya fusion imekuwa ikifadhiliwa kwa muda mrefu kwa miongo kadhaa, lakini hivi karibuni habari kutoka kwa Lockheed Martin inaonyesha kuwa kinu kipya cha muunganisho kinaweza kuwa muongo tu pia.

    Iwapo mojawapo ya vyanzo hivi vya nishati itakuja mtandaoni ndani ya miaka kumi ijayo, italeta mshtuko katika masoko ya nishati. Nguvu ya Thoriamu na muunganisho ina uwezo wa kuanzisha kiasi kikubwa cha nishati safi kwenye gridi yetu ya nishati kwa haraka zaidi kuliko zinazoweza kurejeshwa kwa kuwa hazitahitaji sisi kuweka upya gridi ya nishati iliyopo. Na kwa kuwa hizi ni aina za nishati zinazohitaji mtaji mkubwa na kuu, zitakuwa za kuvutia sana kwa kampuni hizo za kitamaduni zinazotafuta kupigana dhidi ya ukuaji wa nishati ya jua.

    Mwisho wa siku, ni porojo. Ikiwa waturiamu na muunganisho zitaingia katika masoko ya kibiashara ndani ya miaka 10 ijayo, zinaweza kuzidi nishati mbadala kama mustakabali wa nishati. Muda mrefu zaidi ya hiyo na zinazoweza kutumika upya hushinda. Vyovyote vile, nishati nafuu na nyingi iko katika siku zetu zijazo.

    Kwa hivyo ulimwengu ulio na nishati isiyo na kikomo unaonekanaje? Hatimaye tunajibu swali hilo katika sehemu ya sita ya mfululizo wetu wa Mustakabali wa Nishati.

    BAADAYE YA VIUNGO VYA MFULULIZO WA NISHATI

    Kifo cha polepole cha enzi ya nishati ya kaboni: Mustakabali wa Nishati P1

    Mafuta! Kichochezi cha enzi inayoweza kufanywa upya: Mustakabali wa Nishati P2

    Kupanda kwa gari la umeme: Mustakabali wa Nishati P3

    Nishati ya jua na kuongezeka kwa mtandao wa nishati: Mustakabali wa Nishati P4

    Mustakabali wetu katika ulimwengu wenye nishati tele: Mustakabali wa Nishati P6

    Sasisho linalofuata la utabiri huu

    2023-12-09

    Marejeleo ya utabiri

    Viungo vifuatavyo maarufu na vya kitaasisi vilirejelewa kwa utabiri huu:

    Ratiba ya Wakati Ujao

    Viungo vifuatavyo vya Quantumrun vilirejelewa kwa utabiri huu: