Можем ли да заменим ядрената енергия със зелена?

Всички си мечтаем да живеем в утопичен свят, като този от фантастичните филми. Всички да са щастливи, да са здрави и материално обезпечени, да не унищожаваме природата, енергията да е чиста и неограничена, да използваме ресурсите напълно ефективно и още подобни очаквания. Но това е една истинска утопия, която (поне към този момент) е непостижима.

Зелените организации и най-вече Greenpeace все по-често се противопоставят на една от най-ефективните технологии за добиване на енергия – енергия от ядрено делене (nuclear fission). Да, процесът е опасен, но технологиите се подобряват с всяка година, както и тези, които касаят съхранението и оползотворяването на отпадъците.

Трябва да се подчертае, че не съществува идеален източник на чиста енергия и винаги има някакви негативни последици за околната среда – нещо, за което зелените организации избягват да говорят. Основният въпрос е: Ако затворим изведнъж всичко ядрени централи, с какво ще ги заменим?

Съществуват две популярни алтернативи, за които зелените активисти говорят най-често – черпене на енергия от вятъра чрез турбини и черпене на енергия от Слънцето чрез панели. Но възникват няколко логични въпроса:

– Какво количество енергия трябва да произвеждат?

– Колко на брой трябва да са инсталациите, за да произведат въпросното количество енергия?

– Какъв и колко по обем ресурс ще е нужен за въвеждане в експлоатация?

– Какви ще са последиците върху околната среда?

Винаги трябва да се предлага адекватно решение, когато решиш да създадеш огромен проблем на глобалното общество – терминиране на основен източник на енергия.

Какво количество електроенергия трябва да се произведе от зелените централи?

Ако предложението е да се спрат абсолютно всички ядрени централи, то съвсем логично е новите зелени централи да произвеждат еквивалентно количество енергия.

Според наличната научна литература по проблема (Източник 1), в Света има 479 функциониращи централи с общ тотален капацитет от 387 106 MW, които за 2015 година са генерирали невероятното количество електроенергия от 2 798 TWh – почти 11% от световното количество продуцирана енергия.

Какъв брой зелени инсталации са нужни, за генериране на еквивалентно количество енергия?

Възможно е ядрената енергия да се замени с енергия, добита от вятъра. Това става с турбини. Най-големият ветрогенератор се нарича Vestas V164 с височина 220 метра, диаметър 164 метра, основите са с маса 4000 тона, а турбината с маса 1300 тона (Източник 2). Огромна конструкция, която има капацитет от едва 8 MW. Успяла е да продуцира 192 MWh за 24 часа, но при много добри метеорологични условия (силен вятър).

Всичко това означава, че за да се замени ядрената енергия с такава от вятър, то трябва да се построят минимум 48 389 (387 106 MW общи ядрени мощности / 8 MW мощност на един ветрогенератор) такива турбини. Тук трябва да се отбележи, че тези най-мощни перки се разполагат само по крайбрежието. Освен това оптималното разположение една от друга е между 8-10 пъти диаметъра на ротора (Източник 3). В този случай 1640 метра една от друга (10*164 метра). Или общо е нужно крайбрежна ивица с периметър от 79 358 км (1640 * 48 389). Консумация на наистина огромна територия. Но това е само при условие, че всички перки функционират 24 часа 365 дни в годината, за да продуцират еквивалентно количество енергия. Това нещо е невъзможно, защото силата на вятъра е непостоянно. Когато е прекалено слаба, перките не функционират, а когато вятърът е прекалено силен, перките спират да работят, за да не се счупят. Всичко това означава, че е нужно да се инсталират допълнителен брой съоръжения, за да се продуцира еквивалентното количество енергия от ядрените централи, за да се задоволят наличните нужди на световното население.

Но тези инсталации оставят и тежки последици върху биоразнообразието. Дори в България бе нужно няколко подобни инсталации да се премахнат от крайбрежието, тъй като те са отговорни за смъртта на различни птици (Източник 13). Турбините застрашават популацията на различни летящи видове, което като цяло застрашава наличните екосистеми в близост до инсталациите.

Друг екологичен проблем касае и самото производство на тези устройства, тъй като те са прекалено масивни и биха погълнали огромно количество материали и суровини.

Соларна енергия. Колко ефективно е да замениш ядрената енергия със слънчева? Оказва се, че не е много ефективно… В лабораторни условия най-високият генериран добив е 1 kW/m2 за час, но при ясно Слънце и в подходящ времеви период (обедни часове). Комерсиалните слънчеви панели имат капацитет (естествено с вариации) от 175 W/m2 (Източник 4). Или за да се достигне до капацитетa на наличните ядрени централи е нужно да се създаде парк с минимум 2 212 035 km2 площ. Това е еквивалентно на 1/5 от територията на Европа, покрита плътно със соларни панели. Отново трябва да се отбележи, че добивът на енергия е оптимистичен и варира в зависимост от условията на околната среда, сезоните, денонощието и атмосферното време. Или с други думи, за да се произведе еквивалентно количество на ядрената енергия, е нужно още по-голяма територия от соларни панели.

Екологични проблеми?

Всичко това създава дори по-сериозни екологични проблеми. Изхабяването на огромни количества територии с подобни инсталации прави земята неизползваема, а ако е нужно използване на диви местности, то това би застрашило биоразнообразието и наличните екосистеми. Освен това има налични данни, че соларните панели повишават температурата в местността, в която се намират, което отново може да създаде екологичен проблем. Оказва се, че подобни зелени инсталации могат да променят микроклимата върху конкретните територии, което би нарушило не само биоразнообразието, но и самата микрофлора в почвата (Източник 5, 6,7) . А микрофлората в почвата е отговорна за фиксиране на атмосферен азот и въглеорд. В някои случаи соларните паркове са причинявали и пожари.

Разбира се наблюдаваните ефекти върху екологията и микроклимата са минимални, поради малките мащаби на инсталациите. Но замяната на ядрените мощности с огромен капацитет би разкрило реалните последици за околната среда.

Важно е да се знае, че ядрената енергия е значително по-екологична от соларната. Производството на всеки вид енергия е свързано с излъчване на емисия на парникови газове. При соларната енергия това количество е 48 gCO₂eq/kWh, а при ядрената енергия 12 gCO₂eq/kWh (Източник 8, 9).

Нови ядрени технологии повишават ефективността и безопасността

Разбира се основната критика към ядрената енергетика е че генерира огромно количество отпадък, който трябва да се съхранява много внимателно, защото е унищожителен за биосферата. Но изследователите постоянно разработват нови технологии, които ще ни позволят да се справим с този проблем. Въпрос на време е.

В края на 2015 година учени от Университета в Северна Каролина публикуват технология в престижния журнал Science (Изтоник 10), която прави съхранението на ядрени отпадъци безопасно. Вече е възможно успешно и селективно да се премахне един от елементите, който се отделя най-трудно – проблемът Америций. С решаването на този проблем се затваря цикъла на производство на ядрена енергия.

Друго проучване в журнала Open chemistry съобщава, че създаване на ядрено гориво с наноразмерност може да направи процеса по-ефективен и да намали количеството на произведени отпадъчни продукти (Източник 11).

В по-далечното бъдеще ядреният разпад ще бъде заменен с ядрен синтез, което практически ще даде на човечеството неизчерпаем източник на енергия, който ще направи наличните „зелени“ алтернативи безсмислени (Източник 12).

Хубаво е, когато правим гръмки предложения, които създават и огромни проблеми, да сме готови да предложим и нужните решения. Хубаво е да се прави оценка кое решение на даден проблем е максимално оптимално. Хубаво е тези решения да са аргументирани с факти, а не само с нереалистични страхове.

Използвани източници:

1) https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/key-world-energy-statistics.html

2) http://nordjyske.dk/nyheder/verdens-stoerste-vindmoelle-paa-vej/9f451b39-e0e7-4296-bd45-ff4329401aef/112/1513

3) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/we.469/full

4) http://www.panasonic.com/business/pesna/includes/pdf/eco-construction-solution/HIT_Power_220A_Datasheet.pdf

5) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4255238/

6) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.12437/pdf

7) http://www.nature.com/nclimate/journal/v6/n3/full/nclimate2843.html

8) https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_annex-iii.pdf

9) https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_annex-ii.pdf

10) http://science.sciencemag.org/content/350/6261/652

11) https://www.degruyter.com/view/j/chem.2016.14.issue-1/chem-2016-0018/chem-2016-0018.xml