FRAMTIDENS ENERGIPRODUKTION

Publicerad 03.10.2013 kl. 10:45

När dammet lagt sig efter den 5 IPCC rapporten, publicerad  i Stockholm häromsistens,  fanns ingenting i sig som man inte skulle ha vetat tidigare – annat än att texten och budskapet var lika smetigt som dålig havregrynsgröt. Har lidit av skrivkramp en tid men jag har nu kommit på tråden på nytt, bland annat genom den irritation som nämnda rapport orsakar genom sin textutformning och brist på objektivitet. IPCC har ännu inte i något sammnahang kommit fram med  några lösningar till hur framtidens energiförsörjning skall, eller kan, se ut. De lydiga lärjungarna svär i vind- och bioenergi och ibland även lite solproducerad el. Ett av de verkligt påtagliga problemen är att transportsektorn idag använder ca 80 % av oljan och man bör finna alternativ till oljan om man skall kunna fortsätta med att upprätthålla en civilisation sådan som vi känner den idag. Det var därför glädjande att läsa en artikel i dagens (2.10.13) NyTeknik där man  upplyser om att man i Tyskland satsar på att bygga 400 vätgasstationer inom 10 år. Takten verkar ju långsam, men jag tror inte att den behöver vara så mycket snabbare än så. När man väl har fungerande bränsleceller monterade i bilar, går det att snabbt bygga ut nätet.  Batteridrivna bilar har jag aldrig trott på och jag tror inte att dom någonsin  kommer att bli ett allvarligt alternativ till bränsleceller (detta uttalande kanske kommer att tillhöra kategorin ”borde ha hållit truten” men nu är det sagt).

Om vätet blir den stora energibäraren, kommer man givetvis att behöva energi av det pålitligare slaget och då hör vind och solkraft eller biomassa inte till vinnarna. Vad som då skulle kunna uppfylla kravet på mängd och pålitlighet skulle  kunna vara LFTR reaktorer eller motsvarande kärnbränslereaktorer. Innan detta scenarium kan bli verklighet kommer det att rinna mycket vatten under broarna. Framförallt gäller det att ta kål på ett antal myter om kärkraft. Det gäller dock att minnas att dagens kärnkraftlösningar i och för sig väl har alldeles själva varit orsaken till den negativa attityd som omvärlden hyser genteomt hela branschen, men samtidigt skall man väl inte vara sämre än att man kan ändra ståndpunkt, om argumenten för att utveckla kärnkraft till något för den globala välfärden positivt är goda. Detta kan man betrakta som vinjetten till dagens blogg som handlar om kärnkraft som den enda egentliga lösningen att ersätta dagens konsumtion av olja och andra fossilt baserade  energibärare. 

En mer alarmistiskt begåvad person skulle förstås även kunna uttrycka sig som så att det är den enda lösningen för att eliminera den globala uppvärmningen – men det hör inte hit.
 

När jag hängde på nätet för en tid sedan hittade jag en blogg skriven av en herr Arthur R. Williams som jag tyckte att mycket väl passar in på mitt eget synsätt när det gäller kärnkraft och generellt framtida energilösningar så jag tar mig friheten att långt återge hans text.
Han påstår helt frankt att de nya fissionsteknologierna inte bara eliminerar oron över säkerheten och avfallet som idag kastar sin skugga äver dagens reaktorer, de kan därtill konsumera dagens producerade avfall. Så varför använder man då inte denna lösning om den är så bra?

Herr Williams framför två skäl. Det första är mänskans ofta starka reaktion mot dramatiska händelser som jordbävningar, våldsamt väder och terroristattacker jämfört med mer stadigt föerekommande hot som bilolyckor, medicinska feldiagnoser och kolpartiklar. USA startade två 4 triljoner dollars  krig som en reaktion mot 9/11 terroristattacken som dödade 2996 pers. Antalet döda i den amerikanska trafiken uppgår till 30 000/år, medicinska feldiagnoser 44000-200 000 och offren för kolpartiklar 13 000 per år. Förutom att dom är långt högreän siffran för 9/11 så återkommer dom årligen.

Det andra skälet ligger i de djupt liggande myter om de orealsitiskt höga förväntningarna avseende förnyelsebar energi och de orealistiskt negativa förväntningarna när det gäller kärnkraft. Kritiken mot kärnkraft fokuserar på historia samtidigt som den ignorerar dramatiska framsteg inom fissionsteknologin. Resten av detta inlägg behandlar några myter som i stort paralyserar utvecklingen av den nya fisionsteknologin, även om man i Indien och Kina lyckligtvis tagit upp stafettpinnen för att vidare utveckla teknologin.

Myt 1. Vind och sol klarar biffen

Även om vind och sol och tidvatten är förnyelsebara och inte avger CO2 (åtminstone inte så mycket. Vind kanske ibland avger mera än den avlägsnar, så man skall vara lite försiktig med att kalla vind netto förnyelsebar). Medan diskussionen avseende förnyelsebara  energiformer oftast fokuseras på kostnaden så är det viktigare att fokusera på energitätheten och den intermittenta produktionen som konspirerar med kostnaden och som medför att dessa teknologier inte kan förse världen med lämpliga lösningar. I den inneboende problematiken med förnyelsebar energi ligger begreppet energi farming, vilket innebär att den låga energitätheten jämfört med olja och kärnkraft, kräver enorma landytor för att ens få ut modesta energimängder. På denna väg kan tom U.B. Lindström få rätt i sina farhågor om att resurserna inte räcker till att försörja 9 miljarder mänskor i framtiden.


Enligt Bill Gates skulle inte ens ibruktagandet av Saharas eller den Sydvästra Amerikas yta  hjälpa då den producerade energin är intermittent och skulle kräva lång transport och lagring.  Problemets vidd framträder tydligt då man, som Gates påstår, att hela världens batterier endast skulle räcka till för att lagra 10 minuter av den totala elkonsumtionen.

Även om kostnadsbilden för förnyelsebara blir bättre,  är kostnaden fortfarande en nackdel  på flera hundra procent som många länder försöker kompensera med subsidier. Subsidierna kan fortsätta, men såsom Hargraves konstaterar i sin bok ” Thorium – Cheaper than Coal” som jag citerat många gånger, så ökar sannolikheten att använda förnyelsebara energiformer markant om de är billigare än de fossila alternativen. Enligt Hargraves kan man i framtiden med nya breeder teknolgier producera el för ca. 0.03 USD/KWh, vilket skulle göra den konkrenskraftig även jämfört med kolet.

Myt 2. Kärnkraft är osäker/farlig

För kärnksaft gäller två säkerhetsaspekter: härdsmälta och terrorism. Båda två elimineras i praktiken i framtidens kärnreaktorer.

Den oro som framkom efter Three Mile Island och Chernobyl förstärktes allvarligt efter Fukushima. Sådana faror är egentligen inte beroende av själva fissionen utan härstammar från de tidigare militära priroteterna som favoriserade bränslestavar som bestod av metallöverdragna kermaiska ämnen. Keramiska ämnen är dåliga värmeledare och kräver aktiv kylning som styrs utifrån för att  undvika övwerhettning, smälta och sprickor i metallöverdraget. Smält salt reaktorer är kvalitativt helt olika. Först av allt så leder det smälta saltet till en i grunden säker reaktor design, då ingen ytterligare smältning kan äga rum. I närmare detalj så innebär den  mycket effektivare värmledeningen hos det smälta saltet  att man inte behöver aktiv kylning. Reaktorn  kan i vilket skede som helst med hjälp av gravitaionen tömmas i en underliggande tank där passiv kylning räcker. En smält salt reaktor kördes i oak Ridge fyra år utan en enda incident.

Högaktivt avfall är oundvikligt när det gäller fissionsteknologi, men den mängd som bildas i en smält salt reaktor är endast en mycket liten bråkdel av vad som produceras i en tryckvatten reaktor. Den totala förbränningen av kärnbränsle i en smält salt reaktor medger alla fördelar som finns i anslutning till extern  reprocessering, vilket för Frankrikes del har medfört en elproduktion som till 80 % härstammar från fission som pågått i decennier utan stöld eller motsvarande från terrorister. Emedan nästa generationens reaktorer kommer att integrera breeding och förbränning i en sammanslagen process, kommer fissilt material inte alls att förekomma utanför reaktorn, vilket ytterligare sänker risken för stöld i förhållande till reprocessering utanför reaktorn.

Myt 3. Kärnavfallsfrågan förblir olöst

Såsom termen ”breed and burn” antyder, kommer nästa generations fissionsteknologier att alla anknyta till reprocessering och de fördelar det innebär. En inneboende fördel med smält salt teknologi är att det fissila materialet stannar i reaktorn tills det är helt förbränt, varvid processen producerar dramatiskt mycket mindre avfall än dagens tryckvatten teknologi. I denna fast-bränsle teknologi är bränslet klätt med metaller som endast begränsat tål bneutron bestrålning, vilket medför att bränslet måste avlägsnas långt innan det är helt konsumerat. Denna teknologiskt  betingade distinktion  utgör basen för påståendet från MIT-baserade nystartade företaget Transatomic Power att avfallsmängden från en LFTR reaktor är endast kg jämfört med dagens ton mängder. Detta ökar effektiviteten ca 30 gånger avseende mängden utvunnen energi per given mängd bränsle. Genom att kontinuerligt avlägsna xenon från smät salt rekatorer kan antalet bränslepåfyllningar sänkas markant jämfört med fastbränsle rekatorer där en ackumulering av xenon minskar tiden för hur länge bränslestavar kan  stanna i reaktorn.

Ett bonus i sammanhanget är att sammanhanget mellan  breed-and –burn reaktorer och reprocessering är att man i vissa nya typer av reaktorer kan utnyttja existerande kärnavfall så att morgondagens reaktorer kan destruera det avfall som dagens reaktorer producerar.

Myt 4.  Fission producerar  elektricitet, men man producerar inget bränsle för vare sig transporter eller produktion av rent vatten

Fission producerar billig värme, som är generellt mycket nyttig. I dagens sammanhang, är den med fission kostnadeffektivt producerade värmen  symbiotiskt förenad med två högt utvecklade teknologier som kan lösa två av våra mest kritiska utmaningar, ersättning av fossila bränslen inom transportsektorn och avsaltning av havsvatten.

Såsom tidigare nämndes konsumerar transportsektorn merparten av vår tillgängliga energi. Dess andel är i paritet med hela industrisektorn som i sin tur är ungefär dubbelt så stor som den andel som hushållen och handeln står för. Då det är osannolikt att fissionsreaktorer skulle monteras i person och lastbilar så är frågan hur  fission skulle kunna bidra till ersättande av fossila bränslen? Svaret är ammoniak syntes. NH3 syntes är bland det mest lovande målet för att utnyttja värmeenergi från fission. NH3 kan betraktas som ett synnerligen effektivt medium för lagring och transport av väte. I dag finns det redan en utbyggd infrastruktur för produktion och distribution av ammoniak. Ammoniak innehåller ungefär hälften av bensinens energiinnehåll med det lägre priset för asmmonium ger ammoniaken en fördel avseende pris/utbyte. Viktigt är även att när ammoniak brinner bildas luftkväve och vatten:

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

Den billiga fissionsvärmen medför även en möjlighet att driva omvänd osmos anläggningar eller traditonella destillationsanläggningar för produktion av dricksvatten. Dricksvattenfrågan utgör en av världen ödesfrågor och billig energi är ett måste för att förse den växande globala populationen med rent, säkert dricksvatten.

Myt 5. Kärnanläggningar är stora, dyra och svårplacerade

Smält salt anläggningarnas högre bränsle effektivitet gör dem mindre för en given kapacitet. Därtill opererar de under normal atmosfäriskt tryck, vilket eliminerar såväl explosionsrisken  som behovet av ett stort reaktorhölje.  I kombination med den fundamentala enkelheten hos smältsalt reaktorer och det försvunna behovet av reaktorhölje och kylvattenanläggningar medför att dessa anläggningar kommer att bli relativt små och billiga att bygga. Denna typ av anläggningar medger även fabrikserieproduktion , vilket ytterligare sänker kostnaderna. Man kan här erinra sig att de första smält salt reaktorerna var tänkta för montering i flygplan. Under nuvarande omständigheter är hög effektivitet, mindre storlek, garanterad säkerhet faktorer som sannolikt (men inte säkert) kommer att minska NIMBY effekten när det gäller placeringen av framtida kärnkraftverk

Myt 6. Att utveckla kärnteknologin kräver långt utvecklingsarbete ( ett teknologiskt genombrott krävs)

Möjligen är det så att det kommer att dröja länge innan smältsalt reaktorer börjar komma ut på marknaden. Ett bidrag till att det kan bli dröjsmål är den allmänt förekommande strålningsfobin, där Tyskland och Japan är konkreta exempel på hur en i princip fungerande teknologi läggs ner till förmån för i det långa loppet ohållbara lösningar såsom vindkraft och sol etc som kommer att falla på sin dåliga energitäthet och som är kontraproduktiva när det gäller målet att sänka CO2 utsläppen.
Lyckligtvis håller ett nyuppvaknade på att hända och det finns ett flertal utvecklingprojekt där man försöker vidareutveckla olika varianter på smält salt reaktorer.  Även om intresset ligger på relativt låg nivå i USA finns där dock några lovande försök på gång. Här kan nämnas ett start-up företag vid namn FLIBE som fokuserar sitt arbete på kommersialisering av LFTR. I väst har vi även Bill Gates som engagerat sig i processen och strävan är att man kring 2020 skall ha en reaktor i produktion. Det mesta av utvecklingsarbetet ser emellertid ut att försiggå i Kina och Indien där man så att säga handgripligen måste lösa sitt energitillgång och där man insett att man inte kan lämna konsumtionen av fossila bränslen utan att ha ett alternativ med mostvarande energitäthet. Även Norge är ute och nosar om det skulle finnas något man kunde omsätta sina oljepengar i. Norge har stora thorium tillgångar, bland de större i världen..


Problemet med utvecklingsarbetet är att det material som finns redan är årtionden gammalt tack vare Nixons beslut att sparka Alvin Weinberg i tiden så det kommer att ta sin tid innan tempot är uppe igen. Vad man trots allt kan ana sig till är att man i många länder dammar av inlåsta dokument efter att ha insett att det kanske inte är så viktigt att sänka CO2 utsläppen som det är att inom 10-20 år ha  alternativ till olja som energibärare då den redan tydligen har nått sin topproduktion. Varför skulle alla nu plötsligt annars rikta sitt intresse mot den olja man hoppas finna i Arktis om det inte vore för att oljan på annat håll inte längre är så riklig som man hoppades på?

Kommentarer (0)
Spamfilter
Skriv siffran 2 med bokstäver: