Als het Parijs klimaattop begon twee weken geleden, venture capitalist Peter Thiel schreef een vernietigend opiniestuk in de New York Times, aangenomen waarin het lot van de kernenergie in de VS. Hij haalde een stagnerende regelgeving niet in staat zich aan te passen aan nieuwe innovatieve reactorontwerpen en voortgezet openbare hysterie over veiligheid en radioactief afval, als de primaire daders, die ons terug van een lichte nucleair aangedreven toekomst.
Thiel maakt een aantal valide punten. Maar wat is er werkelijk aan het doden van nucleaire macht in dit land is tuin-variëteit van de economie: in de opkomende markt voor energie van de 21ste eeuw, nucleaire gewoon niet kan concurreren vooral met ultra-goedkope aardgas.
Het is van belang, aangezien aardgas planten uitstoten van broeikasgassen, terwijl de nucleaire installaties niet. Het Internationaal Energie Agentschap schat dat we nodig hebben om dubbele mondiale nucleaire capaciteit in 2050 te voldoen aan de 2 graden Celsius dop op de opwarming van de aarde ingesteld door het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Andere landen zijn de intensivering van de — er zijn 437 nucleaire reactoren in bedrijf wereldwijd, en sommige 66 reactoren gebouwd — maar de VS is het sluiten van oude planten dan is het bouwen van nieuwe. En hernieuwbare energiebronnen, terwijl groeit snel, niet in staat zijn om het gat te vullen op hun eigen.
Toegegeven, er zijn momenteel meer dan 100 kerncentrales in de VS, het leveren van ongeveer 19% van de totale elektriciteit moet, volgens Steven Koonin, een nucleaire fysicus aan de Universiteit van New York die gewerkt heeft op de AMERIKAANSE energiebeleid voor vele jaren. Maar deze planten zijn ouder uit: binnen 20-30 jaar, de meeste van hen zal waarschijnlijk worden afgesloten, tenzij de licenties worden verlengd. Er zijn slechts vijf nieuwe planten in licentie gegeven door de Nuclear Regulatory Commission (NRC) momenteel onder constructie — en één van hen is een project dat recent nieuw leven ingeblazen. Al ver achter op schema en budget.
“Er zijn een heleboel van klimaat wetenschappers praten over hoe we moeten kernenergie of we niet kunnen oplossen van de klimaatverandering,” aldus Greg Jaczko, een voormalig voorzitter van de NRC, die is nu een adviseur in Washington, DC. “Ik hoor en ik denk, nou, dan zijn we nooit gaat oplossen van klimaatverandering, omdat kernenergie is niet wou doen. Dat doen We niet vandaag wat zou moeten worden gedaan om te houden van die enorme vloot van de reactoren in de toekomst.”
Gesponsord
Het is Niet Makkelijk om Groen
Het komt allemaal neer op de duizelingwekkend prijskaartje. Elk type is de opwekking van elektriciteit heeft daaraan verbonden kosten, maar om te bouwen van een kerncentrale in de meeste staten, bedrijven nodig hebben om de investeringen vooraf te betalen en te absorberen dat de kosten voor hoe lang het duurt om te voltooien de bouw. Dat is meestal vijf tot zeven jaar, gemiddeld, hoewel zelfs de nieuwste ontwerpen geplaagd door aanzienlijke vertragingen en kostenoverschrijdingen. En we praten over een grote investering: tussen de $8 en $10 miljard voor één grote plant.
Jaczko schattingen die het zou kosten $540 miljard om te bouwen van 90 nieuwe planten in de komende 20 jaar het equivalent van het gehele Ministerie van Defensie begroting. Zelfs als je gespreide dat, het bouwen van vijf nieuwe planten per jaar, dat is nog steeds bedragen $30 miljard per jaar, het equivalent van het gehele Departement van Energie (DOE) begroting. En dat is de veronderstelling dat de vraag naar energie constant blijft, wanneer het is veel meer kans om te stijgen.
Het probleem is niet de bron van energie; uranium is zeer efficiënt. Het is wat nodig is om het harnas dat de energie veilig en betrouwbaar. Bijvoorbeeld, licht water reactoren (LWRs), veruit het meest voorkomende ontwerp, vertrouwen op het opgepompte water om warmte en koelen van de reactor. Maar water kan alleen absorberen zo veel warmte. Als het heet genoeg wordt, in zeer hoge druk, het heeft zo veel energie dat het kan breken staal en massief betonnen structuren. Vandaar de noodzaak voor meerdere treinen van de veiligheidsuitrusting; als een onderdeel defect is, is een back-up kicks in.
Koonin erkent dat de kosten voor de bouw van kerncentrales sterk de voorkant geladen, maar hij redeneert dat als die van een grote initiële investering is afbetaald, er zijn gewoon operationele kosten, zoals brandstof, onderhoud en personeel te kampen met. “Het is eigenlijk een geldautomaat,” vertelde hij aan Gizmodo.
Beleggers lijken niet deelt zijn optimisme. “Ik praat met de soorten mensen die de financiering van deze projecten, en ze zijn groot voorstander van de technologie, maar privé ze me vertellen, we willen graag naar nucleaire, maar de performance is net niet goed genoeg om te rechtvaardigen de investering,” zei Jaczko. “Niemand is te investeren in kerncentrales.”
Dus hoe over het upgraden van bestaande installaties in de plaats? De NRC is het uitdelen van licenties extensies beetje bij beetje, maar Jaczko is sceptisch dat dit een haalbare oplossing, omdat het volledig 80% van de bestaande fabrieken zou moeten licentie-uitbreidingen om te voldoen aan de elektriciteitsbehoefte van behoeften. De oudste planten in het bijzonder zou vereisen dure renovatie, en ze nog steeds niet in staat zou zijn om te concurreren, qua prijs, met aardgas. De winstmarges zijn er simpelweg niet. “Bottom line, de meeste [nucleaire] planten in het land gaan sluiten in twintig jaar of zo,” zei Jaczko.
Het is al begonnen. Entergy afsluiten van de Vermont Yankee kerncentrale in januari van dit jaar na 42 jaar in werking, ook al is het een vergunning tot 2032. Het bedrijf is dan ook het sluiten van het Fitzpatrick plant in Oswego, New York; de inrichting wordt verwacht te verliezen rond de $40 miljoen in 2016 alleen. Ook sluiten: de Kewaunee faciliteit in Wisconsin en Florida ‘ Crystal River plant.
In het noorden van Illinois, Excelon zal waarschijnlijk het sluiten van de kleine single reactor planten, zelfs al is de NRC overeengekomen relicense de plant nog 20 jaar. Maar het kwam dus op de voorwaarde dat de plant worden gerenoveerd en die kunnen de kosten zo veel als $1 miljard. Het bedrijf kunt bouwen aan een glanzende nieuwe combined cycle gas-gestookte installaties voor een relatief betaalbare $500-$600 miljoen. “Het is moeilijk te rechtvaardigen zijn in het groen aan de aandeelhouders wanneer zij bent geld te verliezen op iedere kilowatt die wordt geproduceerd”, zegt Robert Rosner, een plasma-fysicus aan de Universiteit van Chicago en mede-oprichter van de Energy Policy Institute.
Kernenergie heeft veel meer potentieel in Zuidoost-Azië en het Midden-Oosten, volgens Rosner. Ondanks de ravage na het ongeluk in Fukushima, Japan heeft zich een van de reactoren weer op, en Rosner is zeker meer zullen volgen — hoewel de oudere reactoren, zoals die worden gebruikt in Fukushima, zal waarschijnlijk met pensioen. China heeft dringend behoefte aan een alternatief voor kolen en kernenergie is hun beste optie. Als voor het Midden-Oosten, Rosner zei dat er vier reactoren in aanbouw, en de plannen voor 18 reactoren in Saoedi-Arabië.
Maar in de VS, Rosner denkt dat het zal een ramp van een soort voor de huidige verontrustende trend verandert, en net zo ‘ n ramp kon al hangen voor mijn huis staat Californië. Blijkbaar droogte, bosbranden, aardbevingen en vreselijke verkeer niet voldoende; we moeten een energie-crisis op te starten. De staat is de afsluiting van de San Onofre faciliteit in de buurt van San Diego, een van de twee grote kerncentrales in het land, en Rosner denkt dat het waarschijnlijk is dat de Diablo Canyon faciliteit zal worden afgesloten, ook.
Californië is zwaar inzetten op duurzame energie met de energie van de portefeuille, maar Rosner is sceptisch dat duurzame energie kan maken van het tekort. Het gevolg kan zijn glooiende spanningsdalingen, als van de aanvoer systeem overeind te houden met de behoeften van de consument. Dat laat aardgas planten als een korte termijn een interim-oplossing, die kan worden gebouwd, snel, zijn zeer efficiënt, en de economie werk voor nutsbedrijven. Maar dat zal niet helpen bij het verminderen van de CO2-uitstoot, dus het is het tegenovergestelde van de huidige energie-strategie. Nog steeds, “California mag geen andere keuze,” zei Rosner.
Maar zijn we dan niet opraken van de natuurlijke gasreserves? “Je wil,” Rosner lachte spijtig. Ja, de schalie reserves worden bepaald door het fracken uiteindelijk zal worden uitgeput, maar er is nog genoeg van methaan op de bodem van de oceaan. Het is een grote technische uitdaging om het te brengen op het oppervlak, maar de Japanners, in het bijzonder, zijn het nastreven van deze bron met verve.
Een aantal jaren geleden, toen ik sprak met deskundigen in de energie van de gemeenschap, er was een stevige consensus dat terwijl het uiteindelijke doel was voor de afbouw van fossiele brandstoffen en een verschuiving van de meerderheid van de elektriciteitsproductie voor duurzame energie, kernenergie zou een essentieel interim bron van energie. Nu kijkt net als kernenergie wordt uitgefaseerd, en aardgas zal zorgen voor de korte termijn een interim-oplossing — ondanks het feit dat dit zal pour meer CO2 in de atmosfeer.
Oh, en California is vrij veel geneukt.
Een Sprankje Hoop?
Het grootste probleem met hernieuwbare energie de toekomst is wat bekend staat als de dispatching probleem. Het bestaande elektriciteitsnet systeem wordt actief beheerd omlaag naar de tweede om ervoor te zorgen dat het aanbod altijd overeenkomt met de vraag. Kernenergie en kolencentrales leveren baseline macht; ze zijn ontworpen om te worden uitgevoerd. Gas-aangedreven planten snel kan worden in-en uitgeschakeld in reactie op schommelingen in de vraag. Maar duurzame bronnen zoals wind-en zonne-elektriciteit produceren af en toe: het is niet altijd waait, en de wolken kunnen verduisteren de zon. Dus ze passen niet goed in het bestaande grid model. Betere batterij opslag technologie kan helpen bij het oplossen van dat probleem, en General Electric, onder anderen, is zwaar geïnvesteerd op dat vlak. Maar we hebben nog niet alles in staat is van de enorme schalen nodig.
Er is iets dat langzaam de opslag van energie dat werkt heel goed in sommige geografische regio ‘ s, met name Europa en het noorden van de staat New York, volgens Rosner. Pomp het water op de Rivier de Hudson in een reservoir, bijvoorbeeld, wanneer er niet veel vraag en elektriciteit is goedkoper. Dan wanneer de vraag spikes, stuur het terug naar beneden via dezelfde turbines, dit keer om elektriciteit te produceren. Maar zoals de naam al aangeeft, het is een langzaam proces, kan dit niet met de per-seconde-response-tijd die nodig is voor het elektriciteitsnet.
Een alternatieve aanpak is het gebruik van waterstof als opslag medium — een soort van chemische batterij. Een bedrijf met de naam Siemans is momenteel een experiment wordt uitgevoerd in Mainz, met behulp van de overtollige elektriciteit uit wind-en zonne-energie tijdens het vertragen van de vraag keer om waterstof te produceren in een elektrolyse-faciliteit. Waterstof wordt gebruikt om te schakelen methaan in ethaan, waardoor de energie waarde. Maar het kan ook worden opgeslagen in brandstofcellen, en raster-schaal brandstof cellen bestaat.
Wij associëren brandstofcellen met de NASA en space missies, maar ze zijn ook van belang voor de auto-industrie. In feite, Toyota onlangs afgestapt van het veel aangehaalde batterij aangedreven auto ‘ s (met Tesla het leveren van de batterijen), in het voordeel van het investeren in waterstof tankstations ter ondersteuning van haar nieuwe waterstof-aangedreven Mirai auto. Het idee is om te “zetten uw gehele transportsector over te elektromotoren aandrijven van de wielen, maar met brandstofcellen in plaats van batterijen leveren van de elektriciteit,” zei Rosner.
Jaczko dringt erop aan dat we lang moeten zoeken en hard aan het elektrische distributiesysteem in de VS. het steunt op dit moment op grote energiecentrales en een grote transmissie-infrastructuur verzenden van grote hoeveelheden hoog-voltage elektriciteit voor de lokale hubs, waar het vervolgens stapte voor het gebruik door bewoners en bedrijven enzovoort.
“Het is een erg oud model,” zei Jaczko. “Ik denk dat we gedoemd zijn we niet, als we niet beginnen met te onderzoeken, de distributie en de transmissie systeem.” Het elektriciteitsnet is ouder uit samen met de rest van Amerika ‘ s afbrokkelende infrastructuur, waarbij miljarden dollars om te upgraden in de komende 20-30 jaar. Het zou een uitgelezen kans. “Als je het ontwerpen van het juiste systeem van de get-go, een aantal van de andere technologieën, meer zin,” zei hij.
Er zijn een aantal innovatieve nieuwe reactor ontwerpen aan de horizon, zoals kleine modulaire reactoren — een ontwerp begunstigd door Koonin, en wordt ontwikkeld door een startup genaamd NuScale. Dan is er TerraPower, een project dat Bill Gates ontwikkelt met China: het maakt gebruik van natrium als koelmiddel en verarmd uranium als brandstof. Thiel is steun van een bedrijf genaamd Transatomic Macht, opgericht door twee MIT afgestudeerde studenten. Dat ontwerp kan het branden van vloeibare uranium (LWRs branden solide uranium); het opstarten vorderingen van de reactor moet in staat zijn om te draaien op de verbruikte brandstof van andere kernreactoren, met daarbij de aanpak van de opslag van afval probleem.
Maar Jaczko, zegt de nieuwe ontwerpen op zijn minst 10-30 jaar verwijderd zijn van commercieel haalbaar is. “Het is geen technisch probleem, het is een engineering-en project management probleem,” zei hij. “[Nucleaire] is een fundamenteel gebrekkig technologie.”
En wat is fusion? Ondanks het recente nieuws van een experimentele fusiereactor, de Wendlstein 7-X (W7X), te beginnen op Duitsland, Rosner — die er op de DOE fusie-energie raadgevend comité dringt erop aan dat de fusie optie is gewoon niet op de tafel nu. “Het idee dat we hebben fusion deze eeuw is niet geloofwaardig,” zei hij. “Dit is niet een technisch probleem, het is een gebrek van de natuurkunde te begrijpen, zowel voor magnetische en inertiële fusie.”
De huidige DOE begroting maken het nog erger: ton van de financiering is gegoten in de International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), maar het nieuws brak vorige maand dat het zal ten minste zes jaar langer dan oorspronkelijk gepland. Ondertussen basic fusie-onderzoek is in gevaar. MIT ‘ s wereld-klasse tokamak onderzoek programma heb de axe — een indicatie dat het aftasten van de onderliggende fysica van fusion power is gewoon niet een hoge prioriteit voor het agentschap. In feite, de federale financiering voor de nucleaire energie in het algemeen gedaald na de jaren 1970; Rosner schat dat in echte dollars, de VS besteedt minder dan de helft van de nucleaire dan 4o jaar geleden. “Is het een verrassing is niet veel gebeurt hier?” zei hij.
Er zijn geen gemakkelijke antwoorden, geen magic bullet, omdat het energie systeem is ongelooflijk ingewikkeld. “Het publiek is zo afgeschermd van de realiteit van het energie-systeem,” zei Koonin. “Mensen zijn uiteindelijk gaat te hebben om te begrijpen dat je relatief goedkoop elektriciteit, je kunt emissie-vrije elektriciteit, of u kunt de kerncentrales.”
Als voor Rosner, “Er zijn krachten in aantocht is hier dat zijn erg onvoorspelbaar,” zei hij. “Voor mensen om u te vertellen dat ze denken dat ze weten wat er gaat gebeuren, ik denk het niet. Ik denk dat we toch wel voor een paar verrassingen.”
Afbeelding: kerncentrale, San Onofre, Californië. Credit: Julius Fekete/Shutterstock