Acest articol a apărut inițial în numărul din toamna anului 2005 al New Hampshire Sierran, buletinul informativ al New Hampshire Sierra Club.

nostru

Electricitatea este în mod clar un pilon esențial al civilizației noastre. Acum trebuie să ne confruntăm cu întrebări de bază: odată cu creșterea cererii și diminuarea surselor de energie, va exista suficientă energie electrică pentru a ne satisface nevoile? Poate fi generată electricitatea noastră viitoare fără efecte dăunătoare asupra sănătății umane și a planetei?

NH Sierran a avut norocul să-l fi găsit pe Dr. Arjun Makhijani, președinte și inginer principal al Institutului pentru Cercetări Energetice și de Mediu, dornic să abordeze unele dintre aceste întrebări. El este autorul principal al primei evaluări a potențialului de eficiență energetică din S.U.A. economie (1971) și a scris pe larg despre probleme energetice și de mediu. În pregătirea acestor răspunsuri, s-a consultat cu Dr. Brice Smith, om de știință principal la IEER, care lucrează la o carte despre energia nucleară și încălzirea globală.

Unii ecologiști și-au exprimat recent părerea că este posibil să trebuiască să ne confruntăm cu riscurile generării de energie nucleară și moștenirea deșeurilor sale radioactive ca un rău mai mic decât arderea combustibililor fosili. Vă rugăm să împărtășiți părerea dvs. despre acest subiect.

Există acum un acord aproape universal că schimbările climatice sunt de departe cea mai gravă problemă de mediu cu care se confruntă lumea și că dioxidul de carbon este principalul gazelor cu efect de seră care o conduc. Deoarece centralele nucleare (inclusiv infrastructura asociată) au emisii zero sau reduse de dioxid de carbon, unii ecologiști de top par să aibă, de asemenea, gânduri secundare cu privire la opoziția lor față de energia nucleară. Industria nucleară încearcă să utilizeze schimbările climatice ca o oportunitate de a relansa o piață moribundă cu mari subvenții guvernamentale.

Cu toate acestea, întrebarea principală nu este dacă energia nucleară poate fi utilizată pentru a reduce emisiile de dioxid de carbon (CO2). Nu lipsesc sursele de energie care nu au emisiile de CO2 sau sunt reduse. Potențialul de energie electrică generată de vânt în cele 12 state de pe coloana vertebrală a Statelor Unite (Dakota de Nord până în Texas, inclusiv statele Midwestern și Rocky Mountain) este egal cu de două ori și jumătate întreaga generație de electricitate din Statele Unite.

Cu alte cuvinte, potențialul energetic de acolo este aproximativ același cu producția de petrol a tuturor membrilor Organizației Țărilor Exportatoare de Petrol (OPEC).

Ceea ce este insuficient pentru a aborda problema nu sunt sursele de energie, ci banii. Prin urmare, întrebarea principală este: pentru o anumită sumă de bani, ce abordare a reducerii emisiilor de CO2 va reduce la minimum alte costuri și riscuri pentru societate și pentru generațiile viitoare? Răspunzând la această întrebare, energia nucleară nu reușește testul.

Vă rugăm să ne oferiți o prezentare generală a procentelor din S.U.A. și electricitatea globală furnizată în prezent de cărbune, petrol, gaze, nucleare și regenerabile, cum ar fi apa, eolianul, energia solară.

Cărbunele furnizează 50% din electricitatea SUA, energia nucleară aproximativ 20%; gaze naturale sub 20 la sută, hidroenergie aproximativ 7 la sută, petrol aproximativ 2 la sută. Energiile regenerabile, altele decât hidroenergeticul, reprezintă doar aproximativ 2%, în principal energia eoliană și unele geotermale. Energia solară este foarte mică, mult mai puțin de un procent.

La nivel global, combustibilii fosili (în principal cărbune) furnizează aproximativ 64% din energie electrică, hidroelectrică și nucleară aproximativ 17% fiecare, iar sursele regenerabile de energie aproximativ 2%. Este important să ne amintim că utilizarea combustibilului în alte sectoare decât energia electrică este, de asemenea, responsabilă pentru emisiile de CO2 - în special transportul, încălzirea în clădiri și utilizarea combustibilului în industrie.

Toate sursele de energie au un anumit impact - în acest sens, utilizarea energiei este ca și alte probleme. Ca corolar, utilizarea nelimitată a energiei, ca orice altă resursă, nu este nici posibilă, nici sensibilă.

Care este potențialul de creștere a eficienței?

Eficiența utilizării energiei în Statele Unite și în alte țări industrializate este patologic scăzută - și este chiar mai mică în țările în curs de dezvoltare. De exemplu, un cuptor tipic de încălzire centrală cu gaz de înaltă eficiență are o eficiență mai mică de 10%, atunci când este evaluat de criterii fizice stricte (a doua lege a termodinamicii). Încălzirea cu rezistență electrică este și mai ineficientă. Eficiența medie a sistemelor de iluminat electric este de aproximativ un procent - adică doar aproximativ un procent din energia din combustibilul utilizat pentru a genera electricitatea iese ca energie vizibilă a luminii. Restul este irosit ca căldură fie la centrala electrică, fie în bec. Chiar și lămpile cu randament ridicat au o eficiență de doar aproximativ 3%. Și o mare parte din lumină este irosită și ea.

Eficiența transportului de pasageri este la fel de nefastă. Munca utilă efectuată atunci când o mașină care cântărește o tonă și jumătate transportă o persoană care cântărește 150 sau 200 de lire sterline reprezintă mai puțin de un procent din conținutul de energie din aportul de combustibil.

Potențialul de creștere a eficienței utilizării energiei cu tehnologia disponibilă în prezent este vast. Două treimi din S.U.A. utilizarea energiei pe unitate de producție economică ar putea fi eliminată folosind tehnologia disponibilă, menținând în același timp toate funcțiile pe care le îndeplinește utilizarea actuală a combustibilului. Cu un program sensibil de cercetare în domeniul energiei și politici publice, este foarte posibil să se realizeze utilizarea energiei pe unitate de producție economică la o zecime din nivelurile actuale în câteva decenii. Cu o oarecare grijă în ceea ce privește consumul de energie și o eficiență foarte ridicată, producția economică poate fi triplată în următorii cincizeci de ani, reducând în același timp consumul de energie de peste trei ori.

Dar trebuie totuși să furnizăm energie pentru a face toate acestea - și va fi probabil din ce în ce mai mult sub formă de electricitate, deoarece permite o gamă mai largă de abordări tehnologice pentru a face utilizarea energiei mai eficientă. În SUA, creșterea electricității necesare este modestă, deoarece utilizarea este deja ridicată și există multe oportunități de eficiență. În cele din urmă, poate fi chiar posibil să începi să reduci și această componentă, în funcție de evoluția tehnologiei și a stilului de viață. În schimb, creșterea energiei electrice necesare în țările în curs de dezvoltare este ridicată, deoarece miliarde de oameni nici măcar nu pot satisface nevoile minime, cu atât mai puțin așteaptă cu nerăbdare chiar confortul modest. Și această creștere are loc în mare parte din lumea în curs de dezvoltare, inclusiv în China și India.

Deci, eficiența singură nu ne permite să răspundem la întrebarea dificilă a modului în care vom ajunge de unde suntem la o lume în care vom elimina 50 până la 80 la sută din emisiile de CO2 în următorii cincizeci de ani sau cam așa și unde cei care sunt săraci astăzi au șanse la o viață mai confortabilă.

Care sunt problemele specifice ale energiei nucleare care o fac inadmisibilă ca modalitate de reducere a emisiilor de CO2?

Pentru a reduce semnificativ emisiile de CO2 provenite de la centralele electrice la nivel global, în următoarele cinci decenii ar trebui construite de la 2.000 la 3.000 de reactoare nucleare de câte 1.000 de megawați - adică una pe săptămână în următorii cincizeci de ani. Acest lucru se datorează faptului că aproximativ jumătate din capacitatea actuală de cărbune și petrol ar trebui înlocuită cu cea nucleară (în valoare de aproximativ 1.000 de reactoare), iar restul se vor îndrepta spre satisfacerea nevoilor de energie electrică suplimentară. Chiar dacă o creștere atât de mare a industriei ar putea fi adaptată, aceasta ar crea multe riscuri severe.

Centralele nucleare și tehnologia asociată ar fi utilizate pe scară largă în zeci de țări. Infrastructura umană și tehnică pentru fabricarea armelor și a centralelor electrice este în mare parte aceeași. În fiecare an ar trebui construite aproximativ două fabrici de îmbogățire a uraniului cu o capacitate de câteva milioane de kilograme. Cererea de uraniu ar fi atât de mare încât separarea plutoniului de combustibilul nuclear uzat ar fi din ce în ce mai probabilă și mai răspândită. Aceasta este tehnologia utilizată de Coreea de Nord în programul său de arme. Ca un alt exemplu, Japonia ar putea folosi plutoniul său comercial pentru a produce arme nucleare. Liderul Partidului Liberal din Japonia, Ichiro Ozawa, a declarat în aprilie 2002 că „dacă (China) se umflă prea mult, poporul japonez va deveni isteric ca răspuns” și că „Avem mult plutoniu în centralele noastre nucleare deci este posibil pentru noi să producem 3.000 până la 4.000 de focoase nucleare ". Japonia deține suficient plutoniu pentru a realiza acest lucru, deși o parte din acesta este stocată în prezent în locurile de reprocesare britanică și franceză, unde are loc aproape toată reprocesarea comercială japoneză. Japonia construiește, de asemenea, o nouă fabrică mare de reprocesare acasă.

Reprocesarea face parte, de asemenea, din strategia de energie nucleară a administrației Bush. O nouă tehnologie de reprocesare dezvoltată în Statele Unite este mai compactă și mai ușor de ascuns. Produce plutoniu impur care nu ar fi folosit de statele armatoare pentru bombe, dar statele non-armate și grupurile teroriste l-ar găsi atractiv. Tehnologia este mult mai compactă și mult mai ușor de ascuns decât tehnologia comercială actuală. Chiar și cu reprocesarea, ar fi necesare multe situri de eliminare geologică profundă pentru deșeuri radioactive de lungă durată - poate mai multe în fiecare deceniu.

Chiar și cu o siguranță îmbunătățită, un număr atât de mare de reactoare ar atrage riscul unor accidente catastrofale periodice. Deși mecanismele și probabilitățile de accidente sunt diferite cu modele diferite, toate proiectele de reactoare instalate acum prezintă riscul de accidente la aceeași scară ca Cernobîl. Șansa de accidente este foarte dificil de estimat, dar folosind abordări convenționale de estimare a riscurilor, astfel de accidente ar putea fi de așteptat să aibă loc o dată la fiecare deceniu sau doi dacă sunt instalate câteva mii de reactoare în întreaga lume. Dacă inspecțiile și siguranța sunt laxe, așa cum ar putea fi bine dacă se construiesc atât de multe reactoare într-un timp scurt, riscurile pot fi mai mari.

Nu există o abordare bună a eliminării deșeurilor nucleare de lungă durată. Problemele de estimare a performanței depozitelor geologice sunt prea descurajante și vor rămâne incertitudini considerabile cu privire la impact. Lăsarea deșeurilor în reactoare sau alte locuri de depozitare pe perioade nedeterminate nu este sigură, din cauza riscurilor de accidente, eliberări de radioactivitate sau terorism. Eliminarea geologică este opțiunea „cel mai rău”, dar știința trebuie făcută fără politici și presiuni. Acest lucru sa dovedit a fi dificil. Situl Muntelui Yucca, singurul studiat în Statele Unite, este, după părerea mea, cel mai rău site explorat în această țară.

În plus, energia nucleară este costisitoare și este percepută a fi atât de riscantă, încât industria dorește garanții de împrumut guvernamental și alte concesii chiar și după cinci decenii de asigurări și alte subvenții federale. O parte a problemei este că energia nucleară, departe de a fi „prea ieftină pentru a contoriza”, așa cum a fost promis în 1954 de către președintele de atunci al Comisiei pentru energie atomică, Lewis Strauss, este scumpă (vezi mai jos).

S-ar putea imagina un sistem nuclear care este mult mai mic în ideea că aparține unui mix energetic care ar reduce emisiile de CO2. Dar chiar și un sistem de o mie de reactoare ar avea aceleași tipuri de vulnerabilități. În cele din urmă, este departe de a fi clar că dezvoltarea energiei nucleare ar putea fi susținută dacă, la un moment dat de-a lungul liniei, ar avea ca rezultat un accident grav în Occident sau o proliferare care a dus la distrugerea unui oraș de către teroriști. De ce să preluați aceste vulnerabilități dacă există o altă modalitate de abordare a problemei?

Ce surse de energie și alte tehnologii decât energia nucleară sunt disponibile pentru reducerea emisiilor de CO2?

Sunt necesare câteva fapte despre costurile de producere a energiei electrice pentru a evalua modul în care poate fi abordată problema reducerii emisiilor de CO2. În prezent, S.U.A. costurile pentru producerea de energie electrică în noile centrale electrice sunt aproximativ după cum urmează (fără a lua în considerare emisiile de CO2 sau orice alte costuri externe de mediu sau de securitate):

  • Pe bază de cărbune: 3,5 până la 4 cenți pe kilowatt-oră
  • Gaz natural, ciclu combinat: 5 până la 6 cenți pe kilowatt-oră
  • Nuclear: 5,5 până la 6,5 ​​cenți pe kilowatt-oră
  • Vânt în zone favorabile și până la 20 la sută din aprovizionare: 4 până la 5 cenți pe kilowatt-oră
  • Solar: aproximativ 20 de cenți pe kilowatt-oră (fără stocare de energie)

Numai energia solară este în prezent mult prea costisitoare ca metodă de abordare a reducerilor pe scară largă a emisiilor de CO2. În cazul cărbunelui, s-ar putea în teoria să postuleze că utilizarea acestuia poate fi eliminată, dar în practică, acest lucru va fi în esență imposibil pe o scară de timp care este compatibilă cu necesitatea de a reduce emisiile de CO2. Asta pentru că Statele Unite, China, India, Rusia și Germania se bazează foarte mult pe cărbune pentru producerea de electricitate. Toate cele cinci au resurse mari de cărbune. Pentru China și India, nu există doar o modalitate practică de a înlocui centralele electrice pe cărbune cu orice altă sursă (inclusiv cea nucleară), o mare parte sau cea mai mare parte a creșterii energiei electrice va continua să aibă loc cu cărbune ca combustibil, indiferent dacă este sau nu nuclear puterea este dezvoltată pe o scară mult mai mare. (În prezent, este vorba de aproximativ 2% din alimentarea cu energie electrică în China și aproximativ 3% din India).

Se pare că nu există nicio alternativă, cu excepția reducerii drastice a emisiilor de CO2 de la centralele termice pe cărbune, pentru a permite creșterea energiei electrice în China și India. Din fericire, sechestrarea CO2 (separarea CO2 de gazele de eșapament) și reinjectarea acestuia în depozite geologice s-a dovedit a fi fezabilă în ultimii ani, atât în ​​America de Nord, cât și în Marea Nordului, unde CO2 a fost reinjectat în formațiunile geologice. din care se produc în prezent petrol și gaze. Gazificarea cărbunelui face mai puțin costisitoare separarea CO2 de gazele de eșapament, dar, de asemenea, crește considerabil funcționarea centralei.

Prin urmare, pare fezabil să se utilizeze cărbunele pentru o perioadă intermediară de câteva decenii, cu condiția să se depună eforturi urgente pentru a trece de la tehnologia cazanelor pe cărbune la turbine cu gaz integrate pe cărbune cu sechestrare a CO2.

Un alt domeniu în care vor fi necesare investiții mari este dezvoltarea infrastructurii pentru integrarea unei proporții mari de energie electrică eoliană în rețelele electrice. Deoarece vântul este o resursă intermitentă, acesta trebuie utilizat în combinație cu alte surse pentru a asigura o aprovizionare constantă și fiabilă. Fiabilitatea energiei electrice eoliene poate fi crescută mult prin:

  • Diversificarea geografică a parcurilor eoliene, deoarece vântul bate în momente diferite în diferite locuri
  • Punerea turbinelor cu gaz cu o singură treaptă, folosită acum pentru a furniza cererea maximă de energie electrică în regim de așteptare în combinație cu vântul și utilizarea gazului numai atunci când energia electrică generată de vânt scade sub valorile prognozate.
  • Utilizarea rezervoarelor hidro existente pentru stocarea pompată - care utilizează electricitatea generată de vânt pentru a pompa apa înapoi în rezervoare atunci când cererea este redusă.
  • Folosirea vântului în combinație cu centralele electrice cu ciclu combinat de gaze naturale, în care acestea din urmă nu sunt utilizate la capacitate maximă, dar o parte din capacitate este menținută în regim de așteptare pentru furnizarea deficitelor de energie electrică prognozată generată de vânt. Centralele cu ciclu combinat au doar aproximativ o pătrime din emisiile de CO2 în comparație cu cărbunele pe unitate de producție de electricitate.
  • Combinați energia eoliană cu o anumită utilizare a biomasei regenerabile, care ar produce o reducere netă a CO2 în atmosferă, împreună cu o creștere a aprovizionării cu energie.

Costul pe kilowatt-oră al acestor abordări este de aproximativ 6 cenți pe kilowatt-oră. Acesta este cam același cu costul anticipat al energiei electrice de la noile centrale nucleare.

Aceste abordări ale producției de energie la scară largă pot și ar trebui să fie alăturate unor abordări mai descentralizate. Rețelele distribuite, în care centralele electrice mici, mijlocii și mari sunt unite într-un singur sistem, sunt mult mai fiabile decât sistemele centralizate sau descentralizate. De asemenea, sunt mai rezistenți în ceea ce privește recuperarea după evenimente meteorologice extreme sau atacuri violente. În cele din urmă, cogenerarea de energie electrică și căldură face consumul general de combustibil mult mai eficient. Cogenerarea se face cel mai bine la nivel local, la scara orașelor, clădirilor mari și din ce în ce mai mult chiar și cu case.

Eficientizarea utilizării energiei ar fi mult facilitată de o tranziție în tehnologia de încălzire a spațiului de la utilizarea directă a gazului natural sau a petrolului la abordări mult mai eficiente. De exemplu, pompele de căldură cu sursă de pământ, care obțin căldură din pământ și o completează cu energie electrică, pot reduce combustibilul utilizat pentru încălzire cu aproximativ un factor de 3. Ele pot elibera, de asemenea, gaz natural rar pentru alte utilizări, inclusiv cogenerarea.

Vă rugăm să rezumați concluziile.

Pe scurt, este posibil cu tehnologia disponibilă în prezent să creezi o cale de eliminare a majorității emisiilor de CO2 din sectorul energiei electrice. Însă dintre opțiunile disponibile, doar energia nucleară poartă responsabilități foarte importante de securitate și siguranță care, în plus, se extind pentru generații dincolo de care societatea umană poate vedea în mod rezonabil. Ar fi lipsit de convingere dacă, într-o panică legată de schimbările climatice, am lua decizii care ar împovăra societatea globală actuală și generațiile viitoare departe în viitor cu riscurile proliferării nucleare, a accidentelor și a gestionării deșeurilor atunci când nu este necesar să facem acest lucru. satisfacem nu numai nevoile noastre, ci și dorința noastră de a trăi confortabil.