พลังงานทดแทนเทียบกับสัญลักษณ์แทนทอเรียมและพลังงานฟิวชัน: อนาคตของพลังงาน P5

 เช่นเดียวกับที่พลังงานแสงอาทิตย์ไม่สร้างพลังงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน มันก็ทำงานได้ไม่ดีนักในบางพื้นที่ในโลกเมื่อเทียบกับที่อื่นๆ เชื่อฉันเถอะ มาจากแคนาดา มีบางเดือนที่คุณแทบจะไม่เห็นดวงอาทิตย์เลย ในประเทศแถบนอร์ดิกและรัสเซียนั้นน่าจะแย่กว่านั้นมาก—บางทีนั่นอาจอธิบายได้ด้วยว่าโลหะหนักและวอดก้าจำนวนมากมีความสุขที่นั่นด้วย

แต่ดังที่กล่าวไว้ใน ตอนที่แล้ว ของซีรี่ส์ Future of Energy นี้ พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ใช่เกมหมุนเวียนเพียงเกมเดียวในเมือง อันที่จริง มีตัวเลือกพลังงานหมุนเวียนมากมายซึ่งเทคโนโลยีกำลังพัฒนาได้เร็วพอๆ กับพลังงานแสงอาทิตย์ และต้นทุนและปริมาณการผลิตไฟฟ้าที่ (ในบางกรณี) เหนือกว่าพลังงานแสงอาทิตย์ (ในบางกรณี)

ในทางกลับกัน เราจะพูดถึงสิ่งที่ฉันชอบเรียกว่า "การหมุนเวียนโดยใช้สัญลักษณ์แทน" ด้วย เหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อซึ่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นศูนย์ แต่ยังต้องศึกษาต้นทุนรองเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมและสังคม (และอาจพิสูจน์ได้ว่าเป็นอันตราย)

ประเด็นที่เราจะสำรวจที่นี่คือแม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะกลายเป็นแหล่งพลังงานหลักในช่วงกลางศตวรรษ แต่อนาคตจะประกอบด้วยค็อกเทลพลังงานทดแทนและสัญลักษณ์แทน มาเริ่มกันที่พลังงานหมุนเวียนกันก่อนว่า NIMBY ทั่วโลกเกลียดชังด้วยความหลงใหล

พลังลม ที่ดอนกิโฆเต้ไม่รู้

เมื่อผู้เชี่ยวชาญพูดถึงพลังงานหมุนเวียน ส่วนใหญ่ฟาร์มกังหันลมจะควบคู่ไปกับพลังงานแสงอาทิตย์ เหตุผล? ในบรรดาแหล่งพลังงานหมุนเวียนทั้งหมดในตลาด กังหันลมขนาดยักษ์เป็นสิ่งที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุด พวกมันโผล่ออกมาเหมือนนิ้วหัวแม่มือที่เจ็บไปตามทุ่งนาของเกษตรกร และทิวทัศน์ริมทะเลที่โดดเดี่ยว (และไม่โดดเดี่ยว) ในหลายส่วนของโลก

แต่ในขณะที่ การออกเสียงเลือกตั้ง เกลียดชังพวกเขา ในบางส่วนของโลก พวกเขากำลังปฏิวัติการผสมผสานพลังงาน นั่นเป็นเพราะว่าในขณะที่บางประเทศได้รับพรจากแสงแดด แต่ประเทศอื่นๆ ก็มีลมและแสงแดดมากมาย สิ่งที่เคยเป็น การทำลายร่ม การปิดหน้าต่าง และการทำลายทรงผม ได้รับการปลูกฝัง (โดยเฉพาะในช่วงห้าถึงเจ็ดปีที่ผ่านมา) ให้เป็นโรงไฟฟ้าแห่งการผลิตพลังงานหมุนเวียน

ยกตัวอย่างประเทศนอร์ดิก พลังงานลมเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วในฟินแลนด์และเดนมาร์ก ซึ่งพวกเขากำลังกินส่วนต่างกำไรของโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง เหล่านี้เป็นโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ควรปกป้องประเทศเหล่านี้จากพลังงานหมุนเวียนที่ "ไม่น่าเชื่อถือ" ตอนนี้ เดนมาร์กและฟินแลนด์วางแผนที่จะทำลายโรงไฟฟ้าเหล่านี้ พลังงานสกปรก 2,000 เมกะวัตต์ ออกจากระบบ โดย 2030.

แต่นั่นไม่ใช่ทุกคน! เดนมาร์กกลายเป็นกลุ่มนักเลงพลังงานลมจนพวกเขาวางแผนที่จะเลิกใช้ถ่านหินโดยสิ้นเชิงภายในปี 2030 และเปลี่ยนเศรษฐกิจทั้งหมดเป็นพลังงานหมุนเวียน (ส่วนใหญ่มาจากลม) โดย 2050. ในขณะเดียวกัน การออกแบบกังหันลมแบบใหม่ (เช่น หนึ่ง, สอง) กำลังออกมาตลอดเวลาที่สามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมและอาจทำให้พลังงานลมน่าสนใจสำหรับประเทศที่มีแสงแดดมากเช่นเดียวกับประเทศที่อุดมด้วยลม

การทำฟาร์มคลื่น

ที่เกี่ยวข้องกับกังหันลมแต่ถูกฝังอยู่ใต้ทะเลลึก เป็นพลังงานหมุนเวียนรูปแบบที่สามที่ได้รับความนิยมมากที่สุด: น้ำขึ้นน้ำลง โรงสีน้ำมีลักษณะคล้ายกังหันลม แต่แทนที่จะรวบรวมพลังงานจากลม พวกมันจะรวบรวมพลังงานจากกระแสน้ำในมหาสมุทร

ฟาร์มน้ำขึ้นน้ำลงไม่ได้ได้รับความนิยมมากนัก และไม่ดึงดูดการลงทุนมากนัก เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม ด้วยเหตุผลดังกล่าว น้ำขึ้นน้ำลงจะไม่มีวันเป็นผู้เล่นหลักในธุรกิจพลังงานหมุนเวียนนอกประเทศไม่กี่ประเทศ เช่น สหราชอาณาจักร น่าเสียดายเพราะตามรายงานของ UK Marine Foresight Panel หากเราจับพลังงานจลน์ของโลกได้เพียง 0.1 เปอร์เซ็นต์ ก็เพียงพอที่จะให้พลังงานแก่โลก

พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงยังมีข้อได้เปรียบเหนือแสงอาทิตย์และลม ตัวอย่างเช่น กระแสน้ำไหลผ่านตลอด 24 ชั่วโมงไม่เหมือนกับแสงอาทิตย์และลม กระแสน้ำอยู่ใกล้คงที่ ดังนั้นคุณจึงรู้อยู่เสมอว่าคุณจะผลิตพลังงานได้มากเพียงใดในแต่ละวัน—เหมาะสำหรับการคาดการณ์และการวางแผน และที่สำคัญที่สุดสำหรับ NIMBY ที่นั่น เนื่องจากฟาร์มน้ำขึ้นน้ำลงตั้งอยู่ก้นมหาสมุทร พวกมันจึงมองไม่เห็น และไม่อยู่ในใจ

พลังงานหมุนเวียนแบบเก่า: พลังน้ำและความร้อนใต้พิภพ

คุณอาจคิดว่ามันแปลกที่เมื่อพูดถึงพลังงานหมุนเวียน เราไม่ได้ให้เวลาออกอากาศมากนักกับรูปแบบพลังงานหมุนเวียนที่เก่าแก่และเป็นที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด: พลังน้ำและความร้อนใต้พิภพ มีเหตุผลที่ดีสำหรับเรื่องนั้น: การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะกัดเซาะพลังงานที่ส่งออกไปในไม่ช้า ในขณะที่ความร้อนใต้พิภพจะประหยัดน้อยลงเมื่อเทียบกับแสงอาทิตย์และลม แต่ขอเจาะลึกหน่อย

เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่ของโลกถูกป้อนโดยแม่น้ำและทะเลสาบขนาดใหญ่ที่หล่อเลี้ยงด้วยการละลายของธารน้ำแข็งตามฤดูกาลจากเทือกเขาใกล้เคียง และน้ำใต้ดินจากพื้นที่ฝนตกที่อยู่สูงกว่าระดับน้ำทะเลในระดับที่น้อยกว่า ในช่วงหลายทศวรรษข้างหน้า การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะลด (ละลายหรือทำให้แห้ง) ปริมาณน้ำที่มาจากแหล่งน้ำทั้งสองนี้

ตัวอย่างนี้สามารถเห็นได้ในบราซิล ซึ่งเป็นประเทศที่มีแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดแห่งหนึ่งของโลก โดยผลิตพลังงานจากไฟฟ้าพลังน้ำมากกว่า 75 เปอร์เซ็นต์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปริมาณน้ำฝนลดลงและความแห้งแล้งที่เพิ่มขึ้น ทำให้ไฟฟ้าขัดข้องเป็นประจำ (ไฟดับและไฟดับ) เกือบตลอดทั้งปี ความเปราะบางด้านพลังงานดังกล่าวจะกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นในแต่ละทศวรรษที่ผ่านไป บังคับให้ประเทศต่างๆ ที่พึ่งพาพลังน้ำต้องลงทุนดอลลาร์หมุนเวียนในที่อื่น

ในขณะเดียวกัน แนวคิดเรื่องความร้อนใต้พิภพเป็นพื้นฐานเพียงพอ: ภายใต้ความลึกระดับหนึ่ง โลกร้อนอยู่เสมอ เจาะรูลึก วางท่อ เทน้ำ รวบรวมไอน้ำร้อนที่ลอยขึ้น และใช้ไอน้ำนั้นเพื่อขับเคลื่อนกังหันและสร้างพลังงาน

ในบางประเทศ เช่น ไอซ์แลนด์ ที่ซึ่งพวกเขา "ได้รับพร" ด้วยภูเขาไฟจำนวนมาก ความร้อนใต้พิภพเป็นเครื่องกำเนิดพลังงานสีเขียวและอิสระจำนวนมหาศาล โดยผลิตพลังงานได้เกือบ 30 เปอร์เซ็นต์ของไอซ์แลนด์ และในบางพื้นที่ของโลกที่มีลักษณะการแปรสัณฐานคล้ายคลึงกัน มันเป็นรูปแบบพลังงานที่คุ้มค่าที่จะลงทุน แต่ส่วนใหญ่ในที่อื่นๆ โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพมีราคาแพงในการสร้าง และด้วยราคาแสงอาทิตย์และลมที่ลดลงทุกปี ความร้อนใต้พิภพจะไม่เกิดขึ้น สามารถแข่งขันได้ในหลายประเทศ

ตัวแทนทดแทน

ฝ่ายตรงข้ามของพลังงานหมุนเวียนมักกล่าวว่าเนื่องจากความไม่น่าเชื่อถือของพวกมัน เราจำเป็นต้องลงทุนในแหล่งพลังงานขนาดใหญ่ ที่จัดตั้งขึ้น และสกปรก เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติเหลว เพื่อจัดหาพลังงานในปริมาณที่สม่ำเสมอเพื่อตอบสนองความต้องการของเรา แหล่งพลังงานเหล่านี้เรียกว่าแหล่งพลังงาน "เบสโหลด" เนื่องจากโดยปกติแล้วทำหน้าที่เป็นกระดูกสันหลังของระบบพลังงานของเรา แต่ในบางส่วนของโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศอย่างฝรั่งเศส นิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานโหลดพื้นฐานที่เลือกได้

นิวเคลียร์เป็นส่วนหนึ่งของการผสมผสานพลังงานของโลกตั้งแต่สิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สอง แม้ว่าในทางเทคนิคแล้วจะผลิตพลังงานคาร์บอนเป็นศูนย์เป็นจำนวนมาก แต่ผลข้างเคียงในแง่ของขยะพิษ อุบัติเหตุนิวเคลียร์ และการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์ทำให้การลงทุนสมัยใหม่ในด้านนิวเคลียร์เป็นไปได้ยาก

ที่กล่าวว่านิวเคลียร์ไม่ใช่เกมเดียวในเมือง มีแหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนใหม่สองประเภทที่น่าพูดถึง: ทอเรียมและพลังงานฟิวชั่น คิดว่าสิ่งเหล่านี้เป็นพลังงานนิวเคลียร์รุ่นต่อไป แต่สะอาดกว่า ปลอดภัยกว่า และทรงพลังกว่ามาก

ทอเรียมและฟิวชั่นรอบมุม?

เครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมทำงานโดยใช้ทอเรียมไนเตรต ซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีปริมาณมากกว่ายูเรเนียมถึงสี่เท่า พวกเขายังสร้างพลังงานมากกว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้พลังงานยูเรเนียม ผลิตของเสียน้อยลง ไม่สามารถเปลี่ยนเป็นระเบิดเกรดอาวุธได้ และแทบป้องกันการหลอมละลายได้ (ดูคำอธิบายห้านาทีของเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียม โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม.)

ในขณะเดียวกัน เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันโดยทั่วไปทำงานบนน้ำทะเล—หรือที่จริงแล้วคือการรวมกันของไอโซโทปไฮโดรเจนไอโซโทปทริเทียมและดิวเทอเรียม ที่ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการแยกอะตอม เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันจะนำหน้าหนึ่งออกจาก playbook ของดวงอาทิตย์ของเราและพยายามหลอมรวมอะตอมเข้าด้วยกัน (ดูคำอธิบายแปดนาทีของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม.)

เทคโนโลยีการผลิตพลังงานทั้งสองนี้มีกำหนดออกสู่ตลาดในช่วงปลายทศวรรษ 2040 ซึ่งสายเกินไปที่จะสร้างความแตกต่างอย่างแท้จริงในตลาดพลังงานของโลก นับประสาการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของเรา โชคดีที่อาจไม่เป็นเช่นนั้นนานเกินไป

เทคโนโลยีเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมส่วนใหญ่มีอยู่แล้วและกำลังดำเนินการอยู่ ไล่ตามจีน. ในความเป็นจริง พวกเขาประกาศแผนการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ภายใน 10 ปีข้างหน้า (กลางปี ​​2020) ในขณะเดียวกัน พลังงานฟิวชันได้รับเงินทุนไม่เพียงพออย่างเรื้อรังมานานหลายทศวรรษ แต่เมื่อเร็วๆ นี้ ข่าวจากล็อคฮีด มาร์ติน บ่งชี้ว่าเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันใหม่อาจอยู่ห่างออกไปเพียงหนึ่งทศวรรษเช่นกัน

หากแหล่งพลังงานใดแหล่งหนึ่งเหล่านี้ออนไลน์ภายในทศวรรษหน้า จะส่งคลื่นกระแทกผ่านตลาดพลังงาน ทอเรียมและพลังงานฟิวชันมีศักยภาพในการนำพลังงานสะอาดจำนวนมหาศาลเข้าสู่โครงข่ายพลังงานของเราได้เร็วกว่าพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากไม่ต้องการให้เราเดินสายไฟใหม่ให้กับโครงข่ายไฟฟ้าที่มีอยู่ และเนื่องจากพลังงานเหล่านี้เป็นพลังงานที่เน้นเงินทุนและรวมศูนย์ พวกเขาจะน่าสนใจอย่างมากสำหรับบริษัทสาธารณูปโภคแบบดั้งเดิมเหล่านั้นที่ต้องการต่อสู้กับการเติบโตของพลังงานแสงอาทิตย์

ในตอนท้ายของวันมันเป็นการโยน หากทอเรียมและฟิวชันเข้าสู่ตลาดการค้าภายใน 10 ปีข้างหน้า พวกมันสามารถแซงหน้าพลังงานหมุนเวียนได้ในฐานะอนาคตของพลังงาน นานกว่านั้นและพลังงานหมุนเวียนจะชนะ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด พลังงานราคาถูกและมีอยู่มากมายอยู่ในอนาคตของเรา

แล้วโลกที่มีพลังไร้ขีดจำกัดหน้าตาเป็นอย่างไร? ในที่สุดเราก็ตอบคำถามนั้นใน ตอนที่ XNUMX ของซีรี่ส์ Future of Energy.

อนาคตของลิงค์ชุดพลังงาน

ความตายอย่างช้าๆ ของยุคพลังงานคาร์บอน: อนาคตของพลังงาน P1

น้ำมัน! จุดเริ่มต้นของยุคพลังงานทดแทน: อนาคตของพลังงาน P2

การเพิ่มขึ้นของรถยนต์ไฟฟ้า: อนาคตของพลังงาน P3

พลังงานแสงอาทิตย์และการเพิ่มขึ้นของอินเทอร์เน็ตพลังงาน: อนาคตของพลังงาน P4

อนาคตของเราในโลกที่เต็มไปด้วยพลังงาน: อนาคตของพลังงาน P6