De uitdagingen van oorlog en klimaat

De Britse premier zei vorige week dat hij zou kunnen overwegen over te stappen op kernenergie om de stijgende aardgasprijzen te compenseren, die in Europa met ongeveer 150% zijn gestegen sinds het begin van de oorlog in Oekraïne. Deze prijsverhoging is meer dan het dubbele.

Dit zou ook het sterke klimaatbeleid van het Verenigd Koninkrijk van netto nul-uitstoot van broeikasgassen (BKG) ondersteunen - omdat kernenergie groene energie levert. In andere opzichten is het echter niet zo schoon - zie hieronder.

Maar hoogenergetische landen zijn verschoven van kernenergie naar aardgas. De Bloomberg Green-nieuwsbrief zei dat de opwekking van kernenergie in Duitsland in 2021 60% lager was dan de piek, die van het VK 50% lager en die van Japan 87% lager.

Terwijl de oorlog in Oekraïne woedt, suggereerde een waarnemer dat Duitsland, als het geconfronteerd zou worden met een gascrisis, kerncentrales zou heropenen die in de mottenballen waren gezet. Duitsland importeert 49% van zijn gas uit Rusland.

Rechtvaardigt kernenergie een andere kijk als alternatief voor aardgasenergie en als een manier om de wereld koolstofvrij te maken?

Aardgas versus kernenergie in Europa.

Als Rusland de belangrijkste pijpleiding naar Duitsland, Nordstream 1, zou afsluiten, hoe zouden Duitsland en andere Europese landen dan het gas kunnen vervangen? De nieuwe pijplijntweeling, Nordstream 2, zal geen hulp zijn, omdat deze onlangs door Duitsland werd stilgelegd, daarbij verwijzend naar de oorlog in Oekraïne, voordat er zelfs maar gas uit Rusland begon te stromen.

Een oplossing zou zijn om de invoer van LNG naar Europa te versterken door de leidende exporteurs Australië, Qatar en de VS. Er zijn alleen meer exportterminals en meer gespecialiseerde LNG-ladingtankers nodig.

Is kernenergie een optie om aardgas te vervangen? Niet gemakkelijk, want 28 van 34 landen in Europa verbruikten in 2020 meer aardgasenergie dan kernenergie.

Duitsland verbruikte 2.6 Exajoule (EJ) energie uit gas dan uit kernenergie. De volgende grootste verschillen zijn Italië (2.4 EJ) en het VK (2.2 EJ).

De meeste landen zijn meer afhankelijk van aardgas dan van kernenergie. Frankrijk is de enige grote uitzondering omdat 37% van de Franse elektriciteit wordt geleverd door kerncentrales - er wordt aanzienlijk meer kernenergie verbruikt dan aardgas (1.7 EJ meer).

Klimaat gezichtspunt.

Aardgas is een fossiele brandstof, tenzij het uit afval is gewonnen. Velen hebben betoogd dat gas een overbruggingsbrandstof zal zijn in de overgang naar hernieuwbare energiebronnen, omdat het twee keer zo schoon brandt als kolen en olie. Bijvoorbeeld de bp's van de oliemaatschappijen Energy Outlook 2020 gepostuleerde toekomstscenario's waarin gas de dominante fossiele brandstof zou zijn die nodig is om tegen 2050 netto nul te bereiken, maar dit zou slechts de helft zijn van de hoeveelheid energie die afkomstig is van wind, zon en waterkracht.

Maar het opvoeren van enkele kerncentrales zou zeker helpen om de uitstoot van broeikasgassen te verlagen en de afhankelijkheid van gas- en kolencentrales te verminderen.

Bill Gates voegt nog een positief punt toe voor nucleair. In zijn boek Hoe een klimaatramp te voorkomen, zegt Gates dat voor elke kilo bouwmateriaal een kernreactor veel meer energie levert dan traditionele hernieuwbare energiebronnen. Zonne-, waterkracht- en windsystemen vereisen 10-15 keer meer beton en staal dan het bouwen van een kernreactor, voor dezelfde geproduceerde eenheid energie. Dit is een groot probleem, zegt hij, omdat er veel broeikasgasemissies zijn wanneer productie deze beton- en staalmaterialen.

Wat zou er nodig zijn om al het Europese aardgas te vervangen door kernenergie? Een schatting is 50-150 nieuwe kerncentrales. Indien gemiddeld over 34 landen, zou dit betekenen dat elk land ongeveer 1-4 kerncentrales zou moeten bouwen. Misschien is dit in 2050 haalbaar, maar de controversiële kwesties die hieronder worden besproken, maken het zeer onwaarschijnlijk.

Controversiële nucleaire kwesties.

Twee grote problemen zijn dat het lang duurt om een ​​kernreactor toe te staan, te reguleren en te bouwen, en dat het ook duur is en meestal boven budget. Vergelijk dit met wind- en zonne-energie en hernieuwbare energie uit batterijen die steeds goedkoper worden.

Ten tweede is verbruikte splijtstof radioactief en het is ontzettend moeilijk om er zeker van te zijn dat ondergrondse opslag lange tijd veilig zal zijn. Hoewel slechts een kleine fractie van nucleair afval langlevend en zeer radioactief is (3% van het totaal), moet dit gedurende tienduizenden jaren worden gescheiden en geïsoleerd, meestal door diepe geologische opslag.

Even terzijde: de opslag van nucleair afval in de VS is een dwingende kwestie. De afgedankte splijtstof in de VS bevindt zich in 33 verschillende staten waar het op 75 locaties is opgeslagen. Het afval groeit elk jaar met 2,000 ton en de enorme aansprakelijkheid benadert $ 30 miljard.

Er is een tijdelijke oplossing voorgesteld voor opslag op twee locaties: één in New Mexico genaamd Holtec en één in Texas genaamd ISP. Beide zouden in het Perm-bekken liggen, maar zijn deels controversieel vanwege een groeiend aantal aardbevingen. In de Amerikaanse senaat is een nieuw wetsvoorstel ingediend om dit te voorkomen.

Kleine modulaire reactoren.

Een SMR is een kleine modulaire reactor die het eerste probleem van bovenaf minimaliseert: een lange tijd om een ​​kerncentrale toe te staan, te reguleren en te bouwen. Een SMR produceert doorgaans 300 MW elektriciteit en is ontworpen om in een fabriek te worden gebouwd. Zo'n reactor kan meer dan 200,000 huishoudens van stroom voorzien. Er bestaan ​​meer dan 50 verschillende ontwerpen voor SMR's.

DOE heeft uitgegeven tot nu toe meer dan $ 1.2 miljard aan SMR's, en wil bedrijven zoals NuScale nu minstens $ 5.5 miljard meer geven om SMR-ontwerpen in het komende decennium te ontwikkelen en te demonstreren. Praktische toepassing is waarschijnlijk 10-20 jaar verwijderd.

Hoe snel kernfusie?

Fusie van waterstof maakt een buitensporige hoeveelheid energie vrij, zoals is aangetoond door waterstofbommen die de Stille Oceaan in de jaren vijftig verlichtten. In een gezamenlijke Europese onderneming genaamd JET in Oxfordshire, VK, een enorme donutvormige magneet bevat plasma dat wordt verwarmd tot een ultrahoge temperatuur van 100 miljoen graden.

Het team heeft onlangs aangekondigd dat ze de geproduceerde fusie-energie hebben verdubbeld, een grote stap voorwaarts. De fusie van waterstof duurde ongeveer 5 seconden – een grote vooruitgang ten opzichte van eerdere tests. Het plasma in de donutmagneet bootste gedurende deze 5 seconden de omstandigheden in het binnenste van onze zon na. Fusie is natuurlijk de bron van de energie van de zon.

De volgende stap zal gebeuren in een groter en beter laboratorium in Frankrijk, Iter genaamd, dat naar verwachting in 2035 van start gaat. gas. Maar commerciële toepassing van fusie is nog tientallen jaren verwijderd, dus het is geen oplossing voor klimaatverandering vóór 1.

Weg vooruit.

Kernenergie is schone energie en faciliteiten zijn compact in vergelijking met het areaal windparken, maar zijn duurder. Kernenergie stoot ook veel minder broeikasgassen uit bij de productie van materialen zoals beton en staal die worden gebruikt om een ​​kernreactor te bouwen. Naast Tsjernobyl in 1986 heeft kernenergie ook een groot veiligheidsrecord. Fukushima in 2011 was angstaanjagend, maar er gingen geen levens verloren.

Maar de hierboven genoemde zorgen betekenen dat kernenergie geen praktische oplossing is om aardgas in Europa te vervangen als de prijs ervan blijft stijgen of als oorlogsgerelateerde sancties of terugverdientijd van sancties leiden tot sluiting van de gasstroom uit Rusland.

Het is ook onwaarschijnlijk dat kernenergie een grote bijdrage zou kunnen leveren aan het verminderen van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen, aangezien het alleen maar heeft bijgedragen 4.4% van het wereldwijde energieverbruik in 2020. De vergunningen, regelgeving, bouw en kosten van nieuwbouw kerncentrales zijn gewoon te hoog. En de startlijn ligt te ver terug voor de meeste Europese landen - de fracties van het nucleaire energieverbruik zijn slechts 6.7% in het VK, 4.9% in Duitsland en 8.6% in de VS - tenzij de in de mottenballen liggende kernreactoren snel weer tot leven kunnen komen.