Die Aussichten für die Kernenergie in den USA saugt wirklich

Wie vor zwei Wochen den Klimagipfel in Paris begann, aus der Feder Risikokapitalgeber Peter Thiel eine vernichtende Op-Ed für die New York Times, prangerte die Notlage der Kernenergie in den USA Er zitiert ein stagnierendes regulatorische Umfeld nicht an innovativen neuen Reaktor Designs anpassen, und öffentliche Hysterie über Sicherheit und radioaktiver Abfall Entsorgung, als die primäre Täter hält uns zurück von Atom-Zukunft.

Thiel macht einige stichhaltige Argumente. Aber was ist das Kernkraftwerk in diesem Land wirklich töten Garten-Sorte Wirtschaft ist: in der Energie-Wachstumsmarkt des 21. Jahrhunderts, nukleare einfach nicht mithalten – besonders mit ultra-billige Erdgas.

Es ist wichtig, weil Erdgas-Anlagen Treibhausgase emittieren, während Kernkraftwerke nicht. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass man doppelte globale nukleare Kapazität bis zum Jahr 2050 um 2 Grad Celsius GAP auf die globale Erwärmung vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zu erfüllen. Anderen Ländern intensivieren – gibt es 437 Atomreaktoren weltweit im Einsatz und einige 66 Reaktoren gebaut – aber die USA schließt mehr Altanlagen als es neue Gebäude. Und erneuerbare Energiequellen, während rasant zu, nicht in der Lage, die Lücke auf eigene Faust.

Zugegeben, es gibt derzeit mehr als 100 Kernkraftwerke in den USA, muss liefern rund 19 % des Gesamtstromverbrauchs, Steven Koonin, ein Kernphysiker an der New York University, der US-Energiepolitik seit vielen Jahren gearbeitet hat. Aber diese Pflanzen heraus Altern: innerhalb von 20-30 Jahren, die meisten von ihnen werden wahrscheinlich heruntergefahren werden, wenn ihre Lizenzen erweitert werden. Es gibt nur fünf neue Pflanzen lizenziert von Nuclear Regulatory Commission (NRC) derzeit im Bau – und eines davon ist ein älteres Projekt, das vor kurzem wieder belebt worden. Alle sind weit hinter Zeitplan und überbudgetierte.

"Es gibt eine Menge der Klimaforscher sprechen darüber, wie wir Atomkraft brauchen oder Klimawandel, können wir nicht lösen", sagte Greg Jaczko, ehemaliger Vorsitzender des NRK, der jetzt ein Berater in Washington, DC. "Ich höre, dass und ich denke auch, dann werden wir nie, Klimawandel, zu lösen weil Atomkraft nicht geht, es zu tun. Wir tun nicht heute was müsste getan werden, um die massiven Flotte von Reaktoren in Zukunft zu sichern."

Es ist nicht leicht, grün

Es läuft alles auf die erstaunlichen Preis-Tag. Jede Art der Stromerzeugung hat die damit verbundenen Kosten, sondern um ein Atomkraftwerk in den meisten Staaten errichten, Unternehmen müssen die Investitionen im Voraus und absorbieren, die Kosten für das egal wie lange es braucht um den Bau fertigzustellen. Das ist in der Regel fünf bis sieben Jahren, im Durchschnitt, obwohl sogar die neuesten Designs von erheblichen Verzögerungen und Kostenüberschreitungen geplagt haben. Und wir reden über eine große Investition: zwischen $8 bis $ 10 Milliarden für eine einzelne große Pflanze.

Jaczko schätzt, dass es, $ 540 Milliarden kosten würde um 90 neue Anlagen in den nächsten 20 Jahren zu bauen – das gesamte Department of Defense Budget entspricht. Auch wenn Sie das, Bau von fünf neue Anlagen pro Jahr gestaffelt, das noch beläuft sich auf $ 30 Milliarden pro Jahr – das Gesamtbudget des Department of Energy (DOE) entspricht. Und vorausgesetzt, dass Energiebedarf konstant bleibt, wenn es weit eher zunehmen wird.

Das Problem ist nicht die Quelle der Energie; Uran ist hocheffizient. Es ist was es braucht, um diese Energie nutzbar zu machen, sicher und zuverlässig. Leichtwasserreaktoren (LWR), bei weitem das am häufigsten verwendete Design, abhängig beispielsweise gepumpte Wasser, Wärme und Kühlung des Reaktors. Aber Wasser kann nur so viel Wärme aufnehmen. Wenn es heiß genug, unter sehr hohem Druck wird, hat es so viel Energie es Stahl und massive konkrete Strukturen brechen kann. Daher die Notwendigkeit für mehrere Züge von Sicherheitsausrüstung; Wenn ein Teil ausfällt, tritt ein Backup.

Koonin räumt ein, dass die Baukosten für kerntechnische Anlagen stark vorne geladen sind, aber er, dass, argumentiert sobald diese erhebliche Anfangsinvestitionen ausgezahlt, es nur Kosten wie Kraftstoff, Wartung und Personal mit kämpfen in Betrieb sind. "Es ist im Grunde ein Geldautomat," sagte er Gizmodo.

Investoren scheinen nicht zu seinem Optimismus teilen. "Ich spreche mit den Arten von Menschen, die diese Projekte zu finanzieren und sie sind sehr unterstützend der Technologie, aber privat werden sie mir sagen, wir freuen uns auf Atomwaffen, aber die Leistung ist nicht gerade gut genug, um die Investitionen zu rechtfertigen gewesen", sagte Jaczko. "Niemand wird in Kernkraftwerken investieren."

So wie etwa Modernisierung bestehende Anlagen statt? Die NRC ist austeilte Lizenzierung Erweiterungen Stück für Stück, aber Jaczko ist skeptisch, dass dies wird eine praktikable Lösung, da voll 80 % der bestehenden Anlagen Lizenz-Erweiterungen zu erfüllen müssten Elektrizität des Landes braucht. Die ältesten Pflanzen müssten vor allem teure Sanierung, und sie wäre noch nicht in der Lage, preislich, mit Erdgas zu konkurrieren. Die Gewinnspannen sind nicht nur dort. "Unterm Strich die meisten [Kernkraftwerke] des Landes in zwei Jahrzehnten oder so, heruntergefahren", sagte Jaczko.

Es ist bereits begonnen. Entergy heruntergefahren ihr Vermont Yankee Kernkraftwerk im Januar dieses Jahres nach 42 Jahren in Betrieb, obwohl es für Betrieb bis 2032 lizenziert ist. Das Unternehmen schließt auch Werk Fitzpatrick in Oswego, New York; die Anlage wird voraussichtlich rund $ 40 Millionen im Jahr 2016 allein verlieren. Auch schließen: die Kewaunee Anlage in Wisconsin und Floridas Crystal River-Werk.

Im Norden von Illinois endet Exelon wahrscheinlich seine kleine einzelne Reaktoranlage, obwohl die NRC vereinbart, das Werk für weitere 20 Jahre zu lizenzieren. Aber es die Bedingung, dass die Anlage renoviert werden, die weniger als $ 1 Milliarde Kosten könnte. Das Unternehmen kann eine glänzende neue GuD Gas betriebene Anlage für einen vergleichsweise günstigen 500 Millionen errichten. "Es ist schwer zu rechtfertigen, grün für Aktionäre, wenn sie verlieren Geld für jedes Kilowatt, die produziert wird," sagte Robert Rosner, ein Plasmaphysiker an der University of Chicago und Mitbegründer von seiner Energie-Politik-Institut.

Kernenergie hält weit mehr Potenzial in Südost-Asien und dem Nahen Osten, nach Rosner. Trotz der Verwüstungen durch den Unfall in Fukushima, Japan hat einen seiner Reaktoren wieder eingeschaltet, und Rosner ist zuversichtlich, weitere werden folgen – obwohl die älteren Reaktoren wie in Fukushima, werden höchstwahrscheinlich zurückgezogen werden. China braucht dringend eine Alternative zu Kohle und Atomkraft ist ihre beste Option. Für den Nahen Osten sagte Rosner, gibt es vier Reaktoren derzeit im Bau und Pläne für 18 Reaktoren in Saudi Arabien.

Aber in den USA Rosner denkt es dauert eine Katastrophe von einer Art vor der aktuellen beunruhigenden Trend Veränderungen – und genau so eine Katastrophe konnte bereits für meine Heimat Kalifornien droht. Offenbar sind Dürre, Waldbrände, Erdbeben und schrecklichen Verkehr nicht ausreichend; Wir brauchen eine Energiekrise zu booten. Der Staat schließt seine San Onofre-Anlage in der Nähe von San Diego, einer der zwei großen Kernkraftwerken im Zustand und Rosner denkt, dass es wahrscheinlich ist, dass die Diablo Canyon-Anlage auch heruntergefahren werden wird.

California setzt stark auf erneuerbare Energien-Portfolio, sondern Rosner ist skeptisch, dass erneuerbare Energien das Defizit ausmachen können. Die Folge kann Spannungsabfälle, als die Lieferung System Kämpfe zu halten mit den Anforderungen der Verbraucher Rollen. Damit bleibt Erdgas-Anlagen, als eine kurzfristige Übergangslösung, die schnell aufgebaut werden können, sind sehr effizient, und die Wirtschaft für Versorgungsunternehmen arbeiten. Aber das wird nicht helfen, CO2-Emissionen, so ist es das Gegenteil von dem aktuellen Energiestrategie des Landes. Still, "California keine Wahl haben", sagte Rosner.

Aber wir aus Erdgas-Reserven sowie läuft nicht? "You wish", lachte Rosner reumütig. Ja, die Schiefer-Reserven abgebaut durch Fracking werden schließlich erschöpft, aber es gibt noch viel Methan an der Unterseite des Ozeans. Es ist eine große technische Herausforderung, es an die Oberfläche zu bringen, aber die Japaner vor allem diese Ressource mit Begeisterung verfolgen.

Vor einigen Jahren, als ich zum Experten in der Energiegemeinschaft sprach, gab es ein solider Konsens, dass zwar das Endziel, Ausstieg aus fossilen Brennstoffen und verschieben Sie die Mehrheit der Stromproduktion zu erneuerbaren Energien, Kernenergie eine vorläufige Lebensenergie Quelle bieten würde. Nun sie sucht wie nukleare wird auslaufen zu lassen, auch, und Erdgas wird die kurzfristige Zwischenlösung bieten – trotz der Tatsache wird das Gießen Sie mehr CO2 in die Atmosphäre.

Ach ja, und California ist ziemlich viel gefickt.

Ein Hoffnungsschimmer?

Das größte Problem mit erneuerbaren Energien geht nach vorn ist die Disposition Problem. Die vorhandene Power-Grid-System wird aktiv gesteuert, auf die Sekunde um sicherzustellen, dass Spannung immer Nachfrage entspricht. Kernenergie und Kohle Pflanzen bieten Grundlinie Leistung; Sie sind entworfen, um die ganze Zeit laufen. Gasbetriebene Anlagen können schnell ein- und Ausschalten in Reaktion auf Nachfrageschwankungen gedreht werden. Aber erneuerbare Energien wie Wind und Sonne erzeugen Strom zeitweise: Es ist nicht immer windig, und Wolken die Sonne verdecken können. So passen sie nicht gut in das bestehende Netzmodell. Bessere Akku-Storage-Technologie könnte helfen, dieses Problem zu beheben, und General Electric, unter anderem ist stark investiert in diesem Bereich. Aber wir haben noch nichts in der Lage, die enorme Waage benötigt.

Es gibt etwas namens langsam Energiespeicher, die in einigen Regionen, vor allem Europa und Upstate New York, ziemlich gut funktioniert laut Rosner. Pumpen Sie Wasser auf dem Hudson River zu einem Reservoir, zum Beispiel wenn es nicht viel Nachfrage gibt und Strom billig ist. Dann wenn Nachfrage Spitzen, senden sie wieder nach unten durch die gleiche Turbinen, diesmal zur Stromerzeugung. Aber wie der Name schon sagt, es ist ein langsamer Prozess – es kann das nicht mit der pro Sekunde Reaktionszeit durch das Stromnetz erforderlich.

Ein alternativer Ansatz ist es, Wasserstoff als Speichermedium, eine Art chemische Batterie verwenden. Eine Firma namens Siemans läuft derzeit ein Experiment in Mainz, mithilfe der überschüssigen Stromüberschuss aus Wind und solar Zeiten langsam Nachfrage zur Erzeugung von Wasserstoff in einer Elektrolyse-Anlage. Wasserstoff wird verwendet, um Methan zu Ethan, wodurch sich des Energiewertes zu machen. Aber es kann auch in Brennstoffzellen gespeichert werden, und Rasterskalierung Brennstoffzellen bereits vorhanden sind.

Wir neigen dazu, die Missionen der NASA und Raum Brennstoffzellen zugeordnet, aber sie sind auch von Interesse für die Automobilindustrie. In der Tat verlassen Toyota vor kurzem seine viel beschworene batteriebetriebene Fahrzeuge (mit Tesla liefert die Batterien), zugunsten von Investitionen in Wasserstoff-Tankstellen, die Wasserstoff-Mirai Neuwagen zu unterstützen. Die Idee ist "Ihre gesamte Verkehrssektor über Elektromotoren die Räder antreiben, sondern mit Brennstoffzellen anstelle von Batterien, die Bereitstellung von Strom, konvertieren", so Rosner.

Jaczko besteht darauf, dass wir lange suchen müssen und hart an das elektrische Verteilungssystem in den USA Es stützt sich derzeit auf Großkraftwerke und eine riesige Übertragungsinfrastruktur Unmengen an Hochspannungs-Strom an lokalen Naben, senden, wo ist es dann für die Verwendung durch Einwohner und Unternehmen und so weiter zurückgetreten.

"Es ist ein sehr altes Modell", sagte Jaczko. "Ich denke, wir sind dazu verurteilt, wir werden scheitern, wenn wir nicht anfangen, die Verbreitung und Übertragung System zu untersuchen." Das Stromnetz altert zusammen mit dem Rest Amerikas zerbröckelnden Infrastruktur, erfordert Billionen von Dollar, in den nächsten 20-30 Jahren zu aktualisieren. Es könnte eine erstklassige Gelegenheit sein. "Wenn Sie das richtige System aus der Get-Go entwerfen, einige der anderen Technologien mehr Sinn machen", sagte er.

Es gibt einige innovative neue Reaktor Designs am Horizont, wie kleine modulare Reaktoren – eine Design von Koonin begünstigt und durch ein Start-up entwickelt, genannt NuScale. Dann gibt es TerraPower, ein Projekt, das Bill Gates mit China entwickelt: es verwendet Natrium als Kühlmittel und abgereichertes Uran als Brennstoff. Thiel ist eine Firma namens Transatomic Power, gegründet von zwei Studenten MIT sichern. Das Design kann flüssiges Uran brennen (LWR brennen solide Uran); Das Startup behauptet, dass der Reaktor auf den abgebrannten Brennelementen von anderen Kernreaktoren, damit befassen die Lagerung von Abfällen sowie ausgeführt werden sollte.

Aber Jaczko sagt neue Designs sind mindestens 10-30 Jahre davon entfernt, wirtschaftlich. "Es ist kein Problem der Technik, es ist ein Ingenieur- und Projekt-Management-Problem," sagte er. "[Atomkraft] ist eine grundlegend fehlerhaften Technologie."

Und was ist mit Fusion? Trotz der jüngsten Nachrichten über eine experimentelle Fusionsreaktor Wendelstein 7-X (W7X), beginnend in Deutschland, Rosner – wer diente der Damhirschkuh Fusion Energie advisory Committee – besteht darauf, dass nicht die Fusion-Option nur auf dem Tisch gerade jetzt. "Die Idee, dass wir Fusion dieses Jahrhunderts hätten ist nicht glaubwürdig", sagte er. "Dies ist kein technisches Problem, es ist ein Mangel an Verständnis, sowohl für magnetische und inertial Fusion Physik."

Die aktuellen DOE Budgetprioritäten verschlimmern: tonnenweise Mittel ist in den internationalen thermonuklearen experimentellen Reaktor (ITER) gegossen, aber Nachricht kam letzten Monat, dass es mindestens sechs Jahre länger dauern wird als ursprünglich geplant. Unterdessen ist grundlegende Fusionsforschung in Gefahr. MIT Weltklasse-Tokamak-Research-Programm gerade die Axt — eine Angabe, die nicht nur die zugrunde liegende Physik der Fusionsenergie sondieren eine hohe Priorität für die Agentur. In der Tat sank Bundesmittel für die Kernenergie im Allgemeinen nach den 1970er Jahren; Rosner schätzt, dass in echte Dollar, die USA weniger als die Hälfte auf nukleare geben als es 4o Jahren. "Es ist keine Überraschung, die nicht viel passiert ist?", sagte er.

Es gibt keine einfachen Antworten, keine Wundermittel, weil das Energiesystem unglaublich kompliziert ist. "Die Öffentlichkeit wird also von den Realitäten des Energiesystems, abgeschirmt", sagte Koonin. "Menschen werden schließlich zu verstehen, dass relativ preiswert Strom man kann, emissionsfrei Strom man kann oder Kernkraftwerke man kann haben."

Für Rosner, "Es gibt Kräfte im Gange hier, die sehr unberechenbar sind", sagte er. "Für Menschen, Ihnen zu sagen, dass sie denken, sie wissen, was passieren wird-ich denke nicht so. "Ich denke, wir sind für ein paar Überraschungen."

Bild: Nuclear Power Plant, San Onofre, Kalifornien. Bildnachweis: Julius Fekete/Shutterstock