Les Perspectives de l’Énergie Nucléaire aux états-UNIS, ça craint Vraiment

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The Outlook for Nuclear Power in the U.S. Really Sucks

Le sommet sur le climat de Paris a débuté il y a deux semaines, la société de capital risque Peter Thiel a écrit un éditorial cinglant pour le New York Times, dénonçant la situation de l’énergie nucléaire aux états-UNIS, Il a cité une stagnation de l’environnement réglementaire, incapable de s’adapter à l’innovation de nouveaux modèles de réacteurs, et que le public continue de l’hystérie de la sécurité et de l’élimination des déchets radioactifs, comme les premiers coupables qui nous retiennent d’un brillant à propulsion nucléaire de l’avenir.

Thiel fait quelques points valables. Mais ce qui est vraiment tuant l’énergie nucléaire dans ce pays est de jardin-variété de l’économie: dans le nouveau marché de l’énergie du 21e siècle, le nucléaire ne peut tout simplement pas rivaliser notamment avec l’ultra-bon marché du gaz naturel.

C’est important parce que les centrales au gaz naturel émettent des gaz à effet de serre, tandis que les centrales nucléaires ne sont pas. L’Agence Internationale de l’Énergie estime que nous avons besoin de doubler les capacités nucléaires mondiales d’ici à 2050 pour répondre à la de 2 degrés Celsius, cap sur le réchauffement de la planète établi par le groupe d’experts Intergouvernemental sur l’évolution du Climat (GIEC). D’autres pays intensifient — il y a 437 réacteurs nucléaires en exploitation dans le monde, et 66 réacteurs construits — mais les états-UNIS c’est la fermeture des plus anciennes plantes que d’en construire de nouveaux. Et de sources d’énergie renouvelables, tout en grandissant rapidement, de ne pas être en mesure de combler l’écart sur leurs propres.

Certes, il ya actuellement plus de 100 centrales nucléaires aux états-UNIS, qui fournit environ 19% du total des besoins en électricité, selon Steven Koonin, un physicien nucléaire à l’Université de New York qui a travaillé aux états-UNIS sur la politique de l’énergie pour de nombreuses années. Mais ces plantes sont le vieillissement: dans les 20 à 30 ans, la plupart d’entre eux sera probablement fermé, à moins que leurs licences soient prolongés. Il y a seulement cinq nouvelles usines agréées par la Commission de la Réglementation Nucléaire (NRC), actuellement en cours de construction — et l’un de ceux qui est un vieux projet qui a récemment été relancé. Tous sont loin de retard et plus de budget.

“Il y a beaucoup de scientifiques du climat parler de la manière dont nous avons besoin de l’énergie nucléaire et nous ne pouvons pas résoudre le changement climatique,” a déclaré Greg Jaczko, un ancien président de la CNR qui est maintenant un consultant à Washington, DC. “J’entends ça et je pense que, eh bien, on ne va jamais résoudre le changement climatique, parce que l’énergie nucléaire n’est pas va le faire. Nous ne faisons pas aujourd’hui, ce qui devrait être fait pour maintenir cette immense parc de réacteurs à l’avenir.”

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Il n’est Pas Facile d’Être Vert

Il s’agit de l’étalement de l’étiquette de prix. Chaque type de production d’électricité comporte des coûts, mais de construire une centrale nucléaire dans la plupart des états, les entreprises ont besoin de mettre les dépenses en capital initial et d’absorber ce coût pour le temps qu’il faut pour terminer la construction. C’est habituellement de cinq à sept ans, en moyenne, bien que même les conceptions les plus récentes ont été marquées par d’importants retards et de dépassements de coûts. Et nous parlons d’un gros investissement: entre 8 $à 10 milliards de dollars pour une seule grande usine.

Jaczko estime qu’il en coûterait $540 milliards de dollars pour construire 90 de nouvelles usines au cours des 20 prochaines années — ce qui équivaut à l’ensemble du Département du budget de la Défense. Même si vous en quinconce, la création de cinq nouvelles plantes chaque année, qui s’élève à 30 milliards de dollars par an — l’équivalent de l’ensemble du Département de l’Énergie (DOE) du budget. Et c’est en supposant que la demande d’énergie reste constante, quand il est beaucoup plus susceptible d’augmenter.

Le problème n’est pas la source d’énergie; de l’uranium est très efficace. C’est ce qu’il faut canaliser l’énergie en toute sécurité et de manière fiable. Par exemple, les réacteurs à eau ordinaire (Reo), de loin la conception la plus courante, appuyer sur le pompage de l’eau pour dissiper la chaleur et refroidir le réacteur. Mais l’eau ne peuvent absorber autant de chaleur. Quand il fait assez chaud, très haute pression, il a tellement d’énergie qu’elle peut fracture de l’acier et des structures massives en béton. D’où la nécessité pour plusieurs trains de matériel de sécurité; si une partie échoue, une sauvegarde des coups de pied dans.

Koonin reconnaît que les coûts de construction de centrales nucléaires sont lourdement avant chargé, mais il soutient que, une fois qu’un important investissement initial est remboursé, il y a juste les coûts d’exploitation, comme le carburant, l’entretien et le personnel à composer avec. “C’est essentiellement une machine d’argent,” dit-il à Gizmodo.

Les investisseurs ne semblent pas partager son optimisme. “Je parle à ces sortes de gens qui finance ces projets, et ils sont très en faveur de la technologie, mais en privé ils vont me dire, nous aimerions aller nucléaire, mais la performance n’a pas été assez bon pour justifier l’investissement en capital”, a déclaré Jaczko. “Personne n’est d’investir dans les centrales nucléaires.”

Alors, comment sur la mise à niveau des installations existantes à la place? Le CNRC est doling out de licence extensions peu à peu, mais Jaczko, est sceptique que ce sera une solution viable, puisque 80% des plantes ont besoin des extensions de licence pour répondre besoins en électricité du pays. La plus ancienne des plantes en particulier, nécessitent de coûteux travaux de rénovation, et ils ne serait pas encore en mesure de rivaliser, de prix-sage, avec le gaz naturel. Les marges bénéficiaires ne sont simplement pas là. “En bout de ligne, la plupart des [nucléaire] les plantes dans le pays vont fermer dans les deux décennies à ou de ou de,” a dit Jaczko.

C’est déjà commencé. Entergy a fermé son Vermont Yankee centrale nucléaire en janvier de cette année, après 42 ans de fonctionnement, même si elle est autorisée à exploiter jusqu’en 2032. La société est également la fermeture de ses Fitzpatrick usine à Oswego, New York; l’installation devrait perdre environ 40 millions de dollars en 2016 seulement. Aussi la fermeture: la Kewaunee installation dans le Wisconsin et la Floride de la Rivière de Cristal de la plante.

Dans le nord de l’Illinois, Excelon sera probablement la fermeture de sa petite seul réacteur de l’usine, même si le CNRC est convenu de distribuer le logiciel plante pour un autre 20 ans. Mais elle l’a fait à la condition que les plantes soient remis à neuf, ce qui pourrait coûter jusqu’à 1 milliard de dollars. La société peut construire un nouveau brillant à cycle combiné alimentée au gaz de la plante pour une relativement abordable $500-$600 millions. “Il est difficile de justifier de la verte pour les actionnaires quand ils perdent de l’argent sur chaque kilowatt qui est produit”, a déclaré Robert Rosner, un physicien des plasmas à l’Université de Chicago et co-fondateur de la Politique Énergétique de l’Institut.

Le nucléaire tient beaucoup plus de potentiel dans le Sud-est de l’Asie et du Moyen-Orient, selon Rosner. Malgré les ravages causés par l’accident de Fukushima, le Japon a tourné l’un de ses réacteurs, et Rosner est confiant d’autres suivront — bien que les réacteurs plus anciens, comme ceux utilisés dans de Fukushima, sera probablement à la retraite. La chine a désespérément besoin d’une alternative au charbon, l’énergie nucléaire est leur meilleure option. Comme pour le Moyen-Orient, Rosner a dit qu’il y a quatre réacteurs actuellement en construction, et les plans de 18 réacteurs en Arabie Saoudite.

Mais aux états-UNIS, Rosner pense qu’il va prendre une catastrophe, de la sorte, avant que la tendance actuelle inquiétante changements — et une telle catastrophe pourrait déjà être imminente, pour ma maison, de l’état de Californie. Apparemment, la sécheresse, les incendies, les tremblements de terre et les horrible trafic ne sont pas suffisant; nous avons besoin d’une crise de l’énergie pour démarrer. L’état est la fermeture de son San Onofre installation de près de San Diego, l’un des deux grandes centrales nucléaires dans l’état, et Rosner pense qu’il est probable que le Diablo Canyon établissement sera fermé, trop.

La californie est parie fortement sur les énergies renouvelables avec son portefeuille d’énergie, mais Rosner est sceptique que les énergies renouvelables peuvent faire la différence. La conséquence peut être rouler les baisses de tension, comme le système d’approvisionnement en lutte pour garder en place avec les exigences des consommateurs. Que les feuilles centrales au gaz naturel à court terme de solution provisoire, qui peut être construit rapidement, sont très efficaces, et l’économie de travail pour les entreprises de services publics. Mais cela ne l’aidera pas à réduire les émissions de CO2, de sorte qu’il est à l’opposé de l’état actuel de la stratégie énergétique. Encore, “la Californie ne peut pas avoir un choix”, a déclaré Rosner.

Mais ne nous sommes à court de réserves de gaz naturel ainsi? “Vous le souhaitez,” Rosner ri avec regret. Oui, les réserves de schiste extrait par fracturation hydraulique finiront par être épuisées, mais il ya encore beaucoup de méthane au fond de l’océan. C’est un problème technique majeur pour l’amener à la surface, mais les Japonais, en particulier, sont à la poursuite de cette ressource avec brio.

Il y a plusieurs années, lorsque j’ai parlé à des experts dans la communauté de l’énergie, il y avait un consensus solide que bien que le but ultime était d’éliminer progressivement les combustibles fossiles et le changement de la majorité de la production d’électricité pour les énergies renouvelables, le nucléaire apporte une contribution fondamentale à provisoires source d’énergie. Maintenant, il est à la recherche comme le nucléaire va être progressive, trop, et le gaz naturel fournir à court terme de solution provisoire, — malgré le fait que cela va verser plus de CO2 dans l’atmosphère.

Oh, et la Californie est assez bien foutu.

Une Lueur d’Espoir?

Le plus gros problème avec les énergies renouvelables à l’avenir est ce qui est connu comme le problème de dispatching. Le réseau électrique existant système est géré de manière active à la seconde près pour s’assurer que l’offre correspond à la demande. Centrales nucléaires et au charbon fournir un point de référence de puissance; ils sont conçus pour l’exécution de tous les temps. À gaz, les plantes peuvent être rapidement activé et désactivé en réponse aux fluctuations de la demande. Mais les énergies renouvelables comme l’éolien et le solaire produire de l’électricité par intermittence: il n’est pas toujours du vent, et les nuages peuvent obscurcir le soleil. Donc, ils ne s’adaptent pas très bien dans le modèle de grille. Meilleur stockage de la batterie technologie pourrait aider à résoudre le problème, et General Electric, entre autres, est fortement investi dans ce domaine. Mais nous n’avons pas encore quelque chose capable de l’énorme échelles nécessaires.

Il ya quelque chose appelé lente, le stockage de l’énergie qui fonctionne assez bien dans certaines régions, notamment l’Europe et de l’état de New York, selon Rosner. Pompe d’eau de la Rivière Hudson à un réservoir, par exemple, quand il n’y a pas beaucoup de demande et de l’électricité est bon marché. Puis, quand les pics de demandes, de le renvoyer vers le bas par le même turbines, cette fois de produire de l’électricité. Mais comme son nom l’indique, c’est un processus lent— il ne peut pas le faire avec le deuxième temps de réponse requis par le réseau électrique.

Une approche alternative est d’utiliser l’hydrogène comme moyen de stockage — une sorte de produit chimique de la batterie. Une société appelée Siemans est en train de mener une expérience à Mayence, en utilisant les surplus d’électricité à partir d’énergie éolienne et solaire au cours de ralentir les temps de la demande pour produire de l’hydrogène dans une électrolyse de l’établissement. L’hydrogène est utilisé pour transformer le méthane en éthane, augmentant ainsi la valeur de l’énergie. Mais il peut également être stocké dans des piles à combustible, et de la grille de combustible à l’échelle des cellules existent déjà.

Nous avons tendance à associer les piles à combustible avec la NASA et de l’espace des missions, mais ils sont également d’intérêt pour l’industrie automobile. En fait, Toyota a récemment abandonné son beaucoup vanté, alimenté par batterie des voitures (avec Tesla fournir les batteries), en faveur de l’investissement dans les stations de remplissage d’hydrogène à l’appui de sa nouvelle fonctionnant à l’hydrogène Mirai voiture. L’idée est de “convertir l’ensemble de votre secteur des transports sur de moteurs électriques actionnant les roues, mais avec des piles à combustible plutôt que les batteries fournissant de l’électricité”, a déclaré Rosner.

Jaczko insiste sur le fait que nous avons besoin de regarder à long et dur sur le système de distribution d’électricité aux états-UNIS actuellement, Il s’appuie sur les grandes centrales électriques et d’une vaste infrastructure de transmission pour envoyer d’énormes quantités d’électricité haute tension en électricité des pôles locaux, où il est descendu pour une utilisation par les résidents et les entreprises, et ainsi de suite.

“C’est un très vieux modèle,” a déclaré Jaczko. “Je pense que nous sommes condamnés, nous allons échouer, si nous n’avons pas de commencer à étudier la répartition et le système de transmission.” Le réseau électrique est vieillir avec le reste de l’Amérique infrastructures qui se détériorent, nécessitant des milliers de milliards de dollars pour mettre à niveau au cours des 20 à 30 prochaines années. Il pourrait être une occasion de premier choix. “Si vous êtes en train de concevoir le système de droit de l’obtenir-aller, certains des autres technologies plus de sens”, dit-il.

Il y a des nouveaux modèles de réacteurs à l’horizon, comme les petits réacteurs modulaires — une conception favorisée par Koonin, et développé par une startup nommée NuScale. Puis il y a TerraPower, un projet que Bill Gates est en développement avec la Chine: il utilise de sodium en tant que liquide de refroidissement et de l’uranium appauvri utilisé comme carburant. Thiel est à l’appui d’une société appelée Transatomic Power, fondée par deux MIT étudiants des cycles supérieurs. Que le design peut brûler liquide uranium des Réacteurs de gravure solide de l’uranium); la startup revendique son réacteur devrait être en mesure d’exécuter le combustible usé des autres réacteurs nucléaires, réglant ainsi le problème de stockage des déchets.

Mais Jaczko, dit nouveaux modèles sont au moins 10 à 30 ans, loin d’être commercialement viable. “Ce n’est pas un problème de technologie, d’ingénierie et de gestion de projet de problème,” dit-il. “[Nucléaire] est fondamentalement imparfait de la technologie.”

Et que dire de la fusion? Malgré l’annonce récente d’un réacteur expérimental de fusion, le Wendelstein 7-X (W7X), en Allemagne, Rosner — qui a servi sur le département de l’énergie de l’énergie de fusion comité consultatif insiste sur le fait que la fusion option n’est tout simplement pas sur la table dès maintenant. “L’idée que nous avons de fusion de ce siècle n’est pas crédible”, dit-il. “Ce n’est pas un problème technique, c’est un manque de physique à la compréhension, à la fois magnétique et de la fusion inertielle.”

L’actuel DOE priorités budgétaires de l’aggraver les choses: des tonnes de financement est versé dans le Réacteur Expérimental Thermonucléaire International (ITER), mais la nouvelle a éclaté le mois dernier qu’il faudra au moins six ans de plus que ce qui avait été prévu. Pendant ce temps, la base de recherche sur la fusion est en péril. MIT de classe mondiale tokamak programme de recherche je viens de l’axe — une indication que sonder la physique sous-jacente de l’énergie de fusion n’est tout simplement pas une priorité pour l’agence. En fait, le financement fédéral pour l’énergie nucléaire en général chuté après les années 1970; Rosner les estimations en dollars réels, les états-UNIS consacre moins de la moitié sur le nucléaire, qu’il y a 4o ans. “Est-il surprenant de ne pas beaucoup qui se passe?” dit-il.

Il n’y a pas de réponses faciles, pas de solution miracle, parce que l’énergie du système est incroyablement compliqué. “Le grand public est donc à l’abri de la réalité de l’énergie”, a déclaré Koonin. “Les gens sont finalement va devoir comprendre que vous pouvez avoir relativement bon marché de l’électricité, vous pouvez avoir sans émission de l’électricité, ou vous pouvez avoir des centrales nucléaires.”

Comme pour Rosner, “Il y a des forces à pied ici qui sont très imprévisibles,” dit-il. “Pour que les gens vous disent qu’ils pensent qu’ils savent ce qui va arriver — je ne le pense pas. Je pense que nous sommes dans une réserve quelques surprises.”

Image: la centrale Nucléaire de San Onofre, en Californie. Crédit: Julius Fekete/Shutterstock