Wie die Pariser Klimagipfel startete vor zwei Wochen, venture capitalist Peter Thiel verfasste eine vernichtende op-ed, für die New York Times, decrying die Notlage der Kernenergie in den USA nannte Er eine stagnierende regulatorische Umfeld nicht anpassen innovative neue Reaktoren, und setzte öffentliche Hysterie über Sicherheit und der Entsorgung radioaktiver Abfälle, die als primäre Täter hält uns zurück von einem hellen Atom-Zukunft.
Thiel macht einige wichtige Punkte. Aber was ist wirklich das töten von Atomkraft in diesem Land ist Garten-Vielfalt der Wirtschaft: in den emerging energy market of the 21st century, nukleare einfach nicht konkurrieren können — besonders mit ultra-Billig Erdgas.
Es ist wichtig, weil Erdgas-Anlagen Treibhausgase emittieren, während Kernkraftwerke nicht. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass wir brauchen, um Doppel-Globale nukleare Kapazität bis zum Jahr 2050 zur Erreichung des 2-Grad-Celsius-Kappe auf die Globale Erwärmung gesetzt durch das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Andere Länder sind dabei, die — es gibt 437 Kernreaktoren weltweit in Betrieb, und etwa 66 Reaktoren gebaut — aber die USA schließen mehr alte Pflanzen als auch bei Neubauten. Und erneuerbare Energien, während die schnell wächst, werden nicht in der Lage, die Lücke zu füllen, die auf Ihre eigenen.
Zugegeben, es gibt derzeit mehr als 100 Kernkraftwerke in den USA, Versorgung rund 19% des gesamten Strombedarfs, so Steven Koonin, ein Kernphysiker an der New York University, hat an der US-Energiepolitik für viele Jahre. Aber diese Pflanzen sind aging-out: innerhalb von 20-30 Jahren, die meisten von Ihnen werden wahrscheinlich heruntergefahren werden, es sei denn, Ihre Lizenzen erweitert werden. Es gibt nur fünf neue Pflanzen lizenziert von der Nuclear Regulatory Commission (NRC), die zurzeit im Bau — und einer von denen ist ein älteres Projekt, das vor kurzem wieder belebt worden. Alle sind weit hinter dem Zeitplan und Budgets.
“Es gibt eine Menge von Klima-Wissenschaftler darüber reden, wie wir brauchen die Kernenergie oder die wir nicht lösen können Klimawandels”, sagte Greg Jaczko, ein ehemaliger Vorsitzender des NRC, die jetzt ein Berater in Washington, DC. “Ich höre, und ich denke, na, dann sind wir nie gonna lösen Klimawandel, denn Atomkraft ist nicht gonna es tun. Wir sind nicht heute tun, was müsste getan werden, um zu behaupten, dass riesige Flotte von Reaktoren in der Zukunft.”
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Es ist Nicht Leicht, Grün zu Sein
Es kommt alles darauf an, das unglaubliche Preis-tag. Jede Art der Stromerzeugung hat die damit verbundenen Kosten, sondern bauen ein Atomkraftwerk in den meisten Staaten, die Unternehmen benötigen, um die Investitionen im Voraus und absorbieren, dass die Kosten für wie lange es dauert, bis die komplette Konstruktion. Das ist in der Regel fünf bis sieben Jahre, im Durchschnitt, obwohl selbst die neuesten designs wurden geplagt von erheblichen Verzögerungen und Kostenüberschreitungen. Und wir reden hier über eine große Investition: zwischen $8 bis $10 Milliarden für eine große pflanze.
Jaczko schätzt, dass es Kosten würde $540 Milliarden zu bauen 90 neue Pflanzen in den nächsten 20 Jahren — das entspricht der gesamten Department of Defense budget. Auch wenn Sie taumelte, Gebäude fünf neue Pflanzen jedes Jahr, dass noch beläuft sich auf 30 Milliarden Dollar pro Jahr — das entspricht der gesamten Department of Energy (DOE) budget. Und das ist vorausgesetzt, Energie-Nachfrage bleibt konstant, wenn es soweit ist eher zunehmen.
Das problem ist nicht die Energie, die Quelle; Uran ist sehr effizient. Es ist, was es braucht, diese Energie zu nutzen, sicher und zuverlässig. Zum Beispiel, Licht-Wasser-Reaktoren (LWRs), die mit Abstand häufigste design, verlassen Sie sich auf gepumpte Wasser, Wärme und Kühlung des Reaktors. Aber das Wasser kann nur absorbieren so viel Wärme. Wenn es heiß genug ist, bei sehr hohen Druck, es hat so viel Energie, die es Fraktur massiven Stahl-und Betonkonstruktionen. Daher die Notwendigkeit für mehrere Züge von sicherheitseinrichtungen; wenn ein Teil ausfällt, ist ein backup-kicks in.
Koonin erkennt an, dass die Baukosten für Kernkraftwerke stark vorne geladen, aber er argumentiert, dass die einmal erhebliche Anfangsinvestitionen abbezahlt ist, gibt es nur die Betriebskosten wie Treibstoff, Wartung und Personal zu kämpfen. “Es ist im Grunde eine cash-Maschine”, sagte er Gizmodo.
Investoren scheinen nicht zu teilen seinen Optimismus. “Ich spreche zu der Art von Leuten, die Finanzierung dieser Projekte, und Sie sind sehr unterstützend von der Technik, aber privat werde Sie mir sagen, wir würden gerne gehen Kernenergie, aber die Leistung war nicht gut genug, um zu rechtfertigen, die Investitionen”, sagte Jaczko. “Niemand investiert in Kernkraftwerken.”
So wie etwa die Modernisierung der bestehenden Anlagen statt? Der NRC ist doling aus lizenzrechtlichen Erweiterungen bit by bit, aber Jaczko ist skeptisch, dass dies eine praktikable Lösung, da voll 80% der bestehenden Anlagen müssten Lizenz-Erweiterungen zu erfüllen, das Land Strombedarfs. Die ältesten Pflanzen in allem würde erfordern teure Sanierung, und Sie wären noch nicht in der Lage, zu konkurrieren, Preis-Weise, mit Erdgas. Die Gewinnmargen sind einfach nicht da. “Bottom line, die meisten [Kernenergie] Pflanzen in der Land shut down in zwei Jahrzehnten oder oder so”, sagte Jaczko.
Es ist bereits begonnen. Entergy ‘ Herunterfahren seine Vermont Yankee akw im Januar dieses Jahres nach 42 Jahren in Betrieb, auch wenn es zugelassen ist, bis 2032. Das Unternehmen ist auch die Schließung der Fitzpatrick-Werk in Oswego, New York; die Einrichtung wird voraussichtlich verlieren rund 40 Millionen US-Dollar im Jahr 2016 allein. Auch schließen: die Kewaunee Anlage in Wisconsin und Florida Crystal River pflanze.
In Nord-Illinois, Excelon wird wahrscheinlich der Schließung der kleinen einzigen Reaktor-Anlage, obwohl die NRC vereinbart relizenzierung der Anlage für die nächsten 20 Jahre. Aber es hat also unter der Bedingung, dass die Anlage saniert werden, die könnten so viel Kosten wie $1 Milliarde. Die Unternehmen können eine glänzende neue kombinierte gas-befeuerten Anlage für eine vergleichsweise erschwinglich $500-$600 Millionen Euro. “Es ist schwer zu rechtfertigen, zu grün, zu Aktionären, wenn Sie, Geld zu verlieren auf jede Kilowattstunde, die produziert wird,” sagte Robert Rosner, einen plasma-Physiker an der Universität von Chicago und co-Gründer der Energiepolitik Institut.
Atomkraft birgt noch weit mehr Potenzial in Südost-Asien und dem Mittleren Osten, nach Rosner. Trotz der Verwüstung wreaked durch den Unfall in Fukushima, Japan hat sich einer der Reaktoren wieder auf, und Rosner ist zuversichtlich, weitere werden Folgen — obwohl die älteren Reaktoren, wie in Fukushima, wird am ehesten in den Ruhestand. China braucht dringend eine alternative zu Kohle und Atomenergie ist Ihre beste option. Als für den Nahen Osten, Rosner, dass es vier Reaktoren, die derzeit im Bau, und die Pläne für 18 Reaktoren in Saudi-Arabien.
Aber in den USA, Rosner denkt, wird es eine Katastrophe, von einer Art, bevor die aktuelle beunruhigender trend verpasst — und genau so eine Katastrophe könnte sich bereits abzeichnenden für meine Heimat-Bundesstaat Kalifornien. Anscheinend Dürre, Waldbrände, Erdbeben und schrecklichen Verkehr nicht ausreichend; wir brauchen eine energiekrise zu Booten. Der Staat ist der Schließung der San Onofre-Anlage in der Nähe von San Diego, einem der beiden großen Kernkraftwerke in den Staat, und Rosner denkt, es ist wahrscheinlich, dass die Diablo Canyon Anlage abgeschaltet, auch.
Kalifornien ist stark Wetten auf erneuerbare Energien mit seiner Energie-portfolio, sondern Rosner ist skeptisch, dass erneuerbare Energien können den Fehlbetrag. Die Folge kann sein, Rollen Unterspannungen, wie die supply system kämpft, um zu halten mit den Anforderungen der Verbraucher. Das lässt Erdgas-Anlagen als Kurzfristige übergangslösung, die schnell gebaut werden, sind sehr effizient, und die Wirtschaft Arbeit für Versorgungsunternehmen. Aber das wird nicht helfen, die CO2-Emissionen reduzieren, so ist es das Gegenteil von dem Staat die aktuelle Energie-Strategie. Noch, “California kann nicht die Wahl haben”, sagt Rosner.
Aber nicht, wir führen Sie von Erdgas-Reserven? “Du willst”, Rosner lachte reumütig. Ja, die Schiefergas-Reserven abgebaut durch fracking wird irgendwann aufgebraucht sein, aber es gibt noch viel Methan an der Unterseite des Ozeans. Es ist eine große technische Herausforderung, um es an die Oberfläche, aber die Japaner, insbesondere, verfolgen diese Ressource mit gusto.
Vor einigen Jahren, als ich Sprach mit Experten in der Energie-Gemeinschaft, es war eine solide Konsens, dass, während das ultimative Ziel war es, den Ausstieg aus fossilen Brennstoffen und verschieben die Mehrheit der Stromproduktion auf erneuerbare Energien, Kernenergie bieten würde, eine wichtige interim Energiequelle. Jetzt sieht es wie der nuklearen Auslaufen zu, und Erdgas wird die Kurzfristige übergangslösung — trotz der Tatsache, das das Gießen wird mehr CO2 in die Atmosphäre.
Oh, und Kalifornien ist so ziemlich gefickt.
Ein Hoffnungsschimmer?
Das größte Problem mit erneuerbaren Energien voran gehen, was ist bekannt als die Disposition problem. Das vorhandene Stromnetz wird aktiv verwaltet sich auf der zweiten, um zu gewährleisten, dass das Angebot entspricht immer der Nachfrage. Atomkraft und Kohle Pflanzen bieten baseline macht; Sie sind entworfen, um die ganze Zeit laufen. Mit Erdgas betriebenen Anlagen können schnell ein-und ausgeschaltet in Reaktion auf Schwankungen in der Nachfrage. Aber erneuerbare Energien wie wind-und solar-Strom produzieren zeitweise: es ist nicht immer windig aus, und die Wolken verdecken die Sonne. Damit Sie nicht passen gut in das bestehende Netz-Modell. Besserer Batterie-storage-Technik könnte helfen, lösen das Problem, und General Electric, unter anderem ist stark investiert in diesem Bereich. Aber wir haben noch nicht einmal etwas in der Lage, die enorme Skalen erforderlich.
Es gibt etwas namens langsam Energiespeicher, die ziemlich gut funktioniert in einigen Regionen, insbesondere in Europa und in upstate New York, nach Rosner. Pumpe-Wasser auf dem Hudson River in ein reservoir, zum Beispiel, wenn es nicht zu viel verlangen und Strom ist Billig. Dann, wenn die Nachfrage spikes, senden Sie es zurück nach unten durch die gleichen Turbinen, dieses mal Strom produzieren. Aber wie der name schon sagt, es ist ein langsamer Prozess, es kann nicht mit der pro-Sekunde Reaktionszeit erforderlich, die durch das Stromnetz.
Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung von Wasserstoff als Speichermedium — eine Art Chemische Batterie. Eine Firma namens Siemans derzeit läuft ein experiment in Mainz, mit der überschüssigen Strom aus wind-und Sonnenenergie während langsam mal nachgefragt, Wasserstoff in einer Elektrolyse-Anlage. Wasserstoff wird verwendet, um wiederum Methan in Ethan, wodurch die Energie Wert. Aber es kann auch gespeichert werden, die in Brennstoffzellen und grid-Skala Brennstoffzellen bereits vorhanden ist.
Wir neigen dazu zu assoziieren Brennstoffzellen mit der NASA und Raumfahrt-Missionen, aber Sie sind auch von Interesse für die Automobilindustrie. In der Tat, Toyota vor kurzem aufgegeben, seine viel beschworene batteriebetriebene Autos (mit Tesla liefert die Batterien), zugunsten von Investitionen in die Wasserstoff-Tankstellen zur Unterstützung der neuen Wasserstoff-Auto Mirai. Die Idee ist, “konvertieren Sie Ihre gesamte Verkehrssektor über Elektromotoren antreiben der Räder, aber mit Brennstoff-Zellen anstatt Batterien Bereitstellung der Strom”, sagt Rosner.
Jaczko besteht darauf, dass wir brauchen, um sich lange und hart an der elektrischen Verteilung in den USA ist Es derzeit setzt auf große Kraftwerke und eine große übertragung Infrastruktur zu senden riesige Mengen von Hochspannungs-Strom an die örtlichen Zentren, wo es dann trat für die Nutzung durch die Bewohner und Unternehmen und so weiter.
“Es ist ein sehr altes Modell”, sagte Jaczko. “Ich denke, wir sind dem Untergang geweiht ist, werden wir scheitern, wenn wir nicht beginnen, untersuchen die Verteilung und übertragung system.” Das Stromnetz ist-aging-out zusammen mit dem rest von Amerika ist marode Infrastruktur, erfordern Billionen von Dollar, um ein upgrade in den nächsten 20-30 Jahren. Es könnte sein, eine erstklassige Gelegenheit. “Wenn man gestaltet das richtige system aus der get-go, einige der anderen Technologien mehr Sinn machen”, sagte er.
Es gibt einige innovative neue Reaktoren am Horizont, wie kleine modulare Reaktoren — design-begünstigt durch Koonin, und entwickelt ein startup namens NuScale. Dann gibt es TerraPower, ein Projekt, das Bill Gates entwickelt sich China: es nutzt Natrium als Kühlmittel und abgereichertes Uran als Brennstoff. Thiel ist Träger einer Firma namens Transatomic Power, gegründet von zwei MIT-Doktoranden. Das design brennen Flüssigkeit Uran (LWRs brennen solide Uran); der Start Forderungen der Reaktor sollte in der Lage sein zu laufen, auf den abgebrannten Brennelementen der andere Kernreaktoren, und dabei das endlager-Problem auch.
Aber Jaczko, sagt der neue designs sind mindestens 10-30 Jahre davon entfernt wirtschaftlich ist. “Es ist kein Technik-problem, es ist ein engineering und Projekt-management-problem”, sagte er. “[Kernenergie] ist grundfalsch-Technologie.”
Und was ist mit der fusion? Trotz der jüngsten Nachrichten von einem experimentellen Fusionsreaktor, der Wendelstein 7-X (W7X), ausgehend bis auf Deutschland, Rosner—, serviert auf der DOE fusion energy advisory committee — besteht darauf, dass die fusion option ist einfach nicht auf dem Tisch, gerade jetzt. “Die Idee, dass wir die fusion dieses Jahrhunderts ist nicht glaubwürdig”, sagte er. “Das ist kein technisches problem, es ist ein Mangel der Physik Verständnis, sowohl für magnetische und inertial fusion.”
Die aktuelle DOE budget Prioritäten noch schlimmer machen: Tonnen Finanzierung ist ausgegossen in den Internationalen Thermonuklearen Versuchsreaktor (ITER), aber die Nachricht brach im vergangenen Monat, dass es dauert mindestens sechs Jahre länger als ursprünglich geplant. Inzwischen basic Fusionsforschung ist in Gefahr. MIT Welt-Klasse-tokamak-research-Programm nur die Axt hat — ein Indiz dafür, dass die Erforschung der zugrunde liegenden Physik der fusion power ist nicht nur eine hohe Priorität für die Agentur. In der Tat, der Bundesmittel für die Kernenergie im Allgemeinen eingebrochen, nachdem der 1970er Jahre; Rosner schätzt, dass in echte Dollar, die USA geben weniger als die Hälfte auf Kernenergie als 4o Jahren. “Ist es keine überraschung nicht viel ist passiert?”, sagte er.
Es gibt keine einfachen Antworten, keine Magische Kugel, weil die Energie im system ist unglaublich kompliziert. “Die öffentlichkeit ist so abgeschirmt von der Realität der Energie-system”, sagte Koonin. “Die Menschen sind schließlich gehen zu müssen, zu verstehen, dass Sie relativ preiswert Strom, können Sie Strom emissionsfrei, oder Sie können Kernkraftwerke.”
Für Rosner, “Es gibt Kräfte im Gange, hier sind unberechenbar”, sagte er. “Für die Menschen zu sagen, dass Sie denken, Sie wissen, was passieren wird — ich glaube nicht. Ich glaube, wir sind für ein paar überraschungen.”
Bild: Atomkraftwerk San Onofre, Kalifornien. Credit: Julius Fekete/Shutterstock