تحديات الحرب والمناخ

وقال رئيس الوزراء البريطاني الأسبوع الماضي إنه قد يفكر في التحول إلى الطاقة النووية لتعويض ارتفاع أسعار الغاز الطبيعي، والتي ارتفعت بنحو 150% في أوروبا منذ بداية الحرب في أوكرانيا. هذه الزيادة في الأسعار هي أكثر من الضعف.

وهذا من شأنه أيضًا أن يدعم الموقف المناخي القوي للمملكة المتحدة المتمثل في خفض انبعاثات الغازات الدفيئة إلى الصفر - لأن الطاقة النووية توفر طاقة خضراء. ومع ذلك، فهي ليست نظيفة جدًا في النواحي الأخرى – انظر أدناه.

لكن الدول ذات الطاقة العالية بدأت تتحول بعيداً عن الطاقة النووية ونحو الغاز الطبيعي. قالت نشرة بلومبرج جرين الإخبارية إن توليد الطاقة النووية في ألمانيا في عام 2021 كان أقل بنسبة 60٪ من ذروته، وكان أقل بنسبة 50٪ في المملكة المتحدة، وكان أقل بنسبة 87٪ في اليابان.

ومع احتدام الحرب في أوكرانيا، اقترح أحد المراقبين أن ألمانيا، إذا واجهت أزمة غاز، قد تعيد فتح محطات الطاقة النووية التي تم إيقافها. وتستورد ألمانيا 49% من احتياجاتها من الغاز من روسيا.

هل تستحق الطاقة النووية نظرة أخرى كبديل لطاقة الغاز الطبيعي وكوسيلة لإزالة الكربون من العالم؟

الغاز الطبيعي مقابل الطاقة النووية في أوروبا.

إذا قامت روسيا بإيقاف خط الأنابيب الرئيسي إلى ألمانيا، نوردستريم 1، فكيف يمكن لألمانيا والدول الأوروبية الأخرى أن تحل محل الغاز؟ ولن يكون خط الأنابيب التوأم الجديد، نوردستريم 2، مفيدًا لأن ألمانيا أغلقته مؤخرًا، بحجة الحرب الأوكرانية، حتى قبل أن يبدأ في تدفق الغاز من روسيا.

ويتمثل أحد الحلول في تعزيز واردات الغاز الطبيعي المسال إلى أوروبا من قبل المصدرين الرئيسيين أستراليا وقطر والولايات المتحدة. كل ما تحتاجه هو المزيد من محطات التصدير والمزيد من ناقلات البضائع المتخصصة للغاز الطبيعي المسال.

هل الطاقة النووية خيار بديل لطاقة الغاز الطبيعي؟ ليس بسهولة، لأن 28 من 34 دولة في أوروبا في عام 2020 استهلكت طاقة الغاز الطبيعي أكثر من الطاقة النووية.

استهلكت ألمانيا 2.6 إكساجول (EJ) المزيد من الطاقة من الغاز أكثر من النووي. الفوارق الأكبر التالية هي إيطاليا (2.4 إكساجول) والمملكة المتحدة (2.2 إكساجول).

تعتمد معظم الدول على الغاز الطبيعي أكثر من اعتمادها على الطاقة النووية. وتعد فرنسا الاستثناء الوحيد الكبير لأن 37% من الكهرباء في فرنسا يتم توفيرها عن طريق المحطات النووية – الطاقة النووية المستهلكة هي أكثر بكثير من استهلاك الغاز الطبيعي (1.7 إكساجول أكثر).

وجهة نظر مناخية.

الغاز الطبيعي هو وقود أحفوري، إلا إذا تم الحصول عليه من النفايات. وقد زعم كثيرون أن الغاز سيكون بمثابة وقود الجسر في التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة، لأنه يحترق ضعف ما يحرقه الفحم والنفط. على سبيل المثال، شركة النفط الكبرى بي بي توقعات الطاقة 2020 سيناريوهات مستقبلية مفترضة يكون فيها الغاز هو الوقود الأحفوري المهيمن اللازم للوصول إلى صافي الصفر بحلول عام 2050، لكن هذا لن يمثل سوى نصف كمية الطاقة القادمة من الرياح والطاقة الشمسية والمائية.

ولكن من المؤكد أن تكثيف بعض محطات الطاقة النووية من شأنه أن يساعد في خفض انبعاثات الغازات الدفيئة وتقليل الاعتماد على محطات الطاقة التي تعمل بالغاز والفحم.

يضيف بيل جيتس نقطة إيجابية أخرى للطاقة النووية. في كتابه كيف تتجنب كارثة مناخيةويقول جيتس إنه مقابل كل رطل من مواد البناء يوفر المفاعل النووي طاقة أكثر بكثير من مصادر الطاقة المتجددة التقليدية. تتطلب أنظمة الطاقة الشمسية والمائية وطاقة الرياح ما بين 10 إلى 15 مرة من الخرسانة والصلب أكثر مما يتطلبه بناء مفاعل نووي، لنفس وحدة الطاقة المنتجة. ويقول إن هذا أمر مهم، لأنه يوجد الكثير من انبعاثات الغازات الدفيئة تصنيع هذه المواد الخرسانية والفولاذية.

ما الذي قد يتطلبه الأمر لاستبدال كل الغاز الطبيعي في أوروبا بالطاقة النووية؟ تقدير واحد هو 50-150 محطة طاقة نووية جديدة. وإذا بلغ المتوسط ​​أكثر من 34 دولة، فإن هذا يعني أن كل دولة ستضطر إلى بناء ما يقرب من 1-4 محطات للطاقة النووية. وربما يكون هذا ممكنا بحلول عام 2050، ولكن القضايا المثيرة للجدل التي نناقشها أدناه تجعل هذا الأمر غير مرجح على الإطلاق.

القضايا النووية المثيرة للجدل.

هناك قضيتان كبيرتان، وهما أن المفاعل النووي يستغرق وقتًا طويلاً للسماح به وتنظيمه وبنائه، كما أنه مكلف وعادةً ما يتجاوز الميزانية. قارن هذا مع مصادر طاقة الرياح والطاقة الشمسية والبطاريات المتجددة التي أصبحت أرخص باستمرار.

ثانيا، الوقود النووي المستهلك مشع ومن الصعب للغاية التأكد من أن تخزينه تحت الأرض سيكون آمنا لفترة طويلة. على الرغم من أن أ جزء صغير من النفايات النووية وهو طويل العمر وعالي النشاط الإشعاعي (3% من الإجمالي)، ويجب فصله وعزله، عادةً عن طريق تخزين جيولوجي عميق، لعشرات الآلاف من السنين.

كشريط جانبي، تخزين النفايات النووية في الولايات المتحدة هو أ قضية مقنعة. يوجد نفايات الوقود النووي في الولايات المتحدة في 33 ولاية مختلفة حيث يتم تخزينها في 75 موقعًا. وتنمو النفايات بمقدار 2,000 طن كل عام وتقترب المسؤولية الهائلة من 30 مليار دولار.

تم اقتراح حل مؤقت للتخزين في موقعين: أحدهما في نيو مكسيكو يسمى Holtec والآخر في تكساس يسمى ISP. كلاهما يقعان في حوض العصر البرمي، لكنهما مثيران للجدل جزئيًا بسبب العدد المتزايد منهما الزلازل. وقد تم اقتراح مشروع قانون جديد في مجلس الشيوخ الأمريكي لوقف حدوث ذلك.

مفاعلات معيارية صغيرة.

إن SMR عبارة عن مفاعل معياري صغير يقلل من المشكلة الأولى من الأعلى - وهو وقت طويل للسماح بمحطة نووية وتنظيمها وبنائها. تنتج المفاعلات الصغيرة عادة 300 ميجاوات من الكهرباء، وهي مصممة ليتم بناؤها في المصنع. ويمكن لمثل هذا المفاعل أن يزود بالطاقة أكثر من 200,000 ألف منزل. يوجد أكثر من 50 تصميمًا مختلفًا لأجهزة SMR.

لقد أنفقت وزارة الطاقة أكثر من 1.2 مليار دولار على الشركات الصغيرة والمتوسطة حتى الآن، وتريد الآن منح شركات مثل NuScale ما لا يقل عن 5.5 مليار دولار إضافية لتطوير وإظهار تصميمات الشركات الصغيرة والمتوسطة على مدى العقد المقبل. ربما يستغرق التطبيق العملي 10-20 سنة.

متى الاندماج النووي قريبا؟

يُطلق اندماج الهيدروجين كمية هائلة من الطاقة، كما ظهر من خلال القنابل الهيدروجينية التي أضاءت المحيط الهادئ في خمسينيات القرن الماضي. في مؤسسة أوروبية مشتركة يسمى JET في أوكسفوردشاير بالمملكة المتحدة، وهو مغناطيس ضخم على شكل كعكة دائرية يحتوي على بلازما يتم تسخينها إلى درجة حرارة عالية جدًا تصل إلى 100 مليون درجة.

أعلن الفريق مؤخرًا أنهم ضاعفوا طاقة الاندماج المنتجة، وهي خطوة كبيرة إلى الأمام. استمر اندماج الهيدروجين لمدة 5 ثوانٍ تقريبًا، وهو تقدم كبير مقارنة بالاختبارات السابقة. كانت البلازما الموجودة داخل المغناطيس الدائري تحاكي الظروف الموجودة داخل شمسنا خلال هذه الثواني الخمس. الاندماج هو بالطبع مصدر طاقة الشمس.

ستحدث الخطوة التالية في مختبر أكبر وأفضل في فرنسا يسمى إيتر، ومن المتوقع أن يبدأ العمل في عام 2035. والعنصر الجذاب هو أن رطلًا واحدًا من وقود الاندماج النووي سيولد أكثر من 1 ملايين مرة من الطاقة التي يولدها رطل واحد من الفحم أو النفط أو غاز. لكن التطبيق التجاري للاندماج النووي لا يزال أمامنا لعقود من الزمن، لذا فهو ليس حلاً لتغير المناخ قبل عام 10.

الطريق إلى الأمام.

الطاقة النووية هي طاقة نظيفة والمرافق مدمجة مقارنة بمساحة مزارع الرياح ولكنها أكثر تكلفة. كما أن الطاقة النووية تنبعث منها غازات دفيئة أقل بكثير عند تصنيع مواد مثل الخرسانة والصلب المستخدمة لبناء مفاعل نووي. تتمتع الطاقة النووية أيضًا بسجل أمان كبير باستثناء كارثة تشيرنوبيل في عام 1986. وكانت كارثة فوكوشيما في عام 2011 مرعبة، ولكن لم تُزهق أي أرواح.

لكن المخاوف المذكورة أعلاه تعني أن الطاقة النووية ليست حلاً عمليًا لاستبدال الغاز الطبيعي في أوروبا إذا استمرت أسعاره في الارتفاع أو إذا أدت العقوبات المرتبطة بالحرب أو رد العقوبات إلى إغلاق تدفق الغاز من روسيا.

ومن غير المرجح أيضًا أن تساهم الطاقة النووية بشكل كبير في تخفيف انبعاثات غازات الدفيئة العالمية لأنها ساهمت فقط 4.4% من استهلاك الطاقة العالمي في عام 2020. إن التصاريح واللوائح والبناء ونفقات المحطات النووية الجديدة أكثر من اللازم. وخط البداية بعيد للغاية بالنسبة لأغلب البلدان الأوروبية ــ حيث تبلغ نسبة استهلاك الطاقة النووية 6.7% فقط في المملكة المتحدة، و4.9% في ألمانيا، و8.6% في الولايات المتحدة ــ ما لم يكن من الممكن إحياء المفاعلات النووية المتوقفة بسرعة.