Is kernenergie de toekomst van alternatieve brandstoffen?

Nu er steeds meer behoefte is aan alternatieve en duurzame brandstoffen, is de race om de beste te vinden zeker begonnen. Er zijn talloze factoren die bepalen wat de beste opties zouden kunnen worden naarmate de mensheid de toekomst tegemoet marcheert.

De totale geproduceerde energie, kosten, veiligheid, duurzaamheid en de mogelijkheid om snel de infrastructuur uit te breiden die wordt gebruikt om de energie te produceren en te distribueren, zijn allemaal sterk gewogen factoren. Het is aantoonbaar dat kernenergie veel van die vakjes aanvinkt.

Het grote publiek is zich vrijwel zeker bewust van zon en wind als alternatieve brandstofbronnen. Als u door verschillende staten of landen rijdt, krijgt u ongetwijfeld uitzicht op schijnbaar eindeloze uitgestrekte wind- of zonneparken.

Aardgas wordt al lange tijd gebruikt en levert een behoorlijk rendement op, maar aardgas is een andere fossiele brandstof, een niet-hernieuwbare hulpbron die op de lange termijn misschien niet duurzaam is.

Geothermische warmte- en energiecentrales die worden gebruikt om hun energieproductie te benutten, kunnen ooit wedijveren met kernenergie. De huidige problemen omvatten echter de noodzaak dat geothermische installaties zich in de buurt van tektonische platen bevinden, de mogelijke oorzaken van aardbevingen tijdens het boren en een algemene behoefte aan groene energiebronnen om na te streven.

Maar wist u dat kerncentrales in 2017 805 miljard kilowattuur elektriciteit produceerden? Dat is genoeg om 73 miljoen huishoudens van stroom te voorzien. Emissievrij. Het is een feit dat kernenergie al nuttig is gebleken en voortdurend wordt verbeterd.

Kernenergie wordt al gebruikt als een levensvatbare energiebron

We hebben allemaal bepaalde dingen die in ons opkomen als we de uitdrukking „nucleair” horen. Het zijn waarschijnlijk ook niet allemaal positieve dingen. Sommige zijn misschien best eng of onaangenaam. De productie van kernenergie heeft echter een enorm vermogen om onze planeet schonere, efficiëntere en duurzamere energie te leveren. We gebruiken het al tientallen jaren, of het nu in de schijnwerpers staat of niet.

Kernenergie wekt energie op door middel van splijting. Splijting is het proces waarbij uraniumatomen worden gesplitst om energie te produceren. De warmte die vrijkomt bij splijting

Kernenergie is, ondanks enkele negatieve connotaties, uiterst veilig geworden naarmate het verder werd ontwikkeld. De onderhouds- en tankbehoefte blijft laag, dus het blijft efficiënt in termen van energieopbrengst voor het belegde geld. Het levert ook al 50% van de emissievrije energie in Amerika.

De technologische vooruitgang zal het mogelijk maken dat kernenergie eerder dan later van functie en brandstofbron kan veranderen. Dit zal een enorme vooruitgang zijn, aangezien de capaciteitsfactor voor kernenergie nu al bovenaan de lijst van alternatieve brandstoffen staat; deze veelbelovende technologie zal dus alleen maar beter worden.

Er zijn vele redenen waarom kernenergie al op zo'n grote schaal wordt gebruikt en waarin zal blijven worden geïnvesteerd om de bijdrage ervan voort te zetten.

Op het eerste gezicht lijken hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon misschien het makkelijke antwoord. Nucleair kan beangstigend en gevaarlijk lijken. Maar als we het uitsplitsen naar de belangrijke cijfers, feiten en gebeurtenissen, komt kernenergie er vrij schoon uit.

Kernenergie heeft de beste capaciteitsfactor van elke brandstofbron

De capaciteitsfactor wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de werkelijke elektrische energieproductie gedurende een bepaalde periode en de maximaal mogelijke elektrische energieproductie gedurende die periode.

Met andere woorden, de capaciteitsfactor meet hoe efficiënt een energiebron is. We kunnen bepalen hoeveel energie een brandstofbron moet hebben wanneer deze onder ideale omstandigheden optimaal presteert.

Daarom kunnen we bij het meten van de werkelijke output van die energiebron zien hoe efficiënt deze is in termen van de capaciteitsfactor. Het meet hoe vaak die brandstofbron optimaal presteert.

Zoals blijkt uit de bovenstaande grafiek van de Amerikaanse Energy Information Administration, presteerde kernenergie over een periode van twee jaar door een aardverschuiving beter dan elke andere brandstofbron.

In de loop van elk jaar bereikte kernenergie een capaciteitsfactor van bijna 100%, wat betekent dat er heel weinig energieproductie verloren ging en dat de kerncentrales zeer dicht bij hun volledige potentieel functioneerden.

Kernenergie zakte zelden onder de capaciteitsfactor 80%, terwijl geen enkele andere brandstofbron ooit de capaciteitsfactor van 80% heeft bereikt. Geothermie kwam, zoals eerder aangegeven, altijd het dichtst in de buurt wat betreft capaciteitsfactor en beide presteerden ze veruit beter dan elke andere brandstofbron.

Hoewel zonne- en windenergie beide 100% hernieuwbaar zijn, bijna geen emissies hebben en zeer lage bedrijfskosten hebben, blijft hun capaciteitsoutput laag vanwege de afhankelijkheid van omgevingsfactoren en het weer. Als de zon niet schijnt of de wind niet waait, zijn ze bijna nutteloos.

Zelfs in veel recentere jaren is het klassement voor de capaciteitsfactor ongewijzigd gebleven, aangezien de technologie voor kernenergie blijft verbeteren.

Nucleair blijft alles overtreffen. Geothermie komt het dichtst in de buurt, maar loopt nog steeds achter met een capaciteitsvermindering van bijna 20%.

De bovenstaande grafiek laat zien dat zonne-energie energie produceert met de hoogste potentiële capaciteit gedurende slechts 1/4 van de dag. Dat is volkomen logisch, aangezien de zon de helft van de dag onder is en de uren dat de zon opkomt of ondergaat, het ook niet mogelijk maken dat de zonnepanelen op piekvermogen werken.

Kernenergie heeft een kleine voetafdruk en een enorme energieopbrengst

De ruimte die een kernreactor inneemt is relatief klein, vergeleken met de operationele ruimte die nodig is voor andere alternatieve brandstofbronnen. Er is al veel werk verzet om de reactoren ook nog kleiner te maken.

Volgens het Nuclear Energy Institute (NEI) heeft een enkele kerncentrale van 1.000 megawatt in de Verenigde Staten iets meer dan 1 vierkante mijl nodig om te kunnen functioneren. Dit omvat de faciliteit zelf en het omliggende land om de veiligheid te waarborgen.

De NEI zegt ook dat windparken 360 keer meer landoppervlak nodig hebben om te kunnen functioneren. Dat komt neer op 430 windturbines. Bovendien heeft een fotovoltaïsche installatie 75 keer meer ruimte nodig. Dat zijn meer dan 3 miljoen zonnepanelen.

De emissies en bijproducten van kernenergie zijn vrijwel nihil

De kleine landvoetafdruk van kerncentrales is slechts één dimensie van hun voordelige productiekracht. De NEI heeft ook het aantal broeikasgassen gemeten dat door kernenergie niet in de atmosfeer van onze aarde terecht is gekomen.

Aangezien kerncentrales alleen stoom als bijproduct produceren, is er geen sprake van kooldioxide of andere schadelijke emissies. Tussen 1995 en 2016 hebben de Verenigde Staten alleen al 14.000 miljoen ton kooldioxide-emissies vermeden door het gebruik van kerncentrales.

Dat komt overeen met het van de weg halen van 3 miljard auto's in een tijdsbestek van slechts twee decennia. Die cijfers zijn moeilijk te doorgronden, aangezien er vandaag naar schatting slechts 287 miljoen auto's op de weg zijn in de Verenigde Staten.

Naast het feit dat duizenden tonnen schadelijke luchtverontreinigende stoffen uit onze atmosfeer worden gehouden, is het fysieke afval van kernenergie ook minimaal.

Kernenergie heeft veel onmiskenbare voordelen. Een van de belangrijkste redenen is zonder twijfel om de mensheid te helpen zich los te maken van haar afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en de schadelijke gevolgen die dat met zich meebrengt.

Kerncentrales zijn betrouwbaar en worden voortdurend verbeterd

Als je aan kerncentrales denkt, denk je misschien dat ze constant werk en veel mankracht nodig hebben om veilig te blijven. Hoewel veiligheid zeer serieus wordt genomen en planten nooit worden verwaarloosd, hebben ze in feite minder onderhoud nodig dan veel andere opties.

Kerncentrales zijn ontworpen om veel langer te werken voordat ze moeten worden bijgetankt. Planten kunnen doorgaans 1,5 of 2 jaar op een brandstoflading draaien voordat ze moeten worden bijgetankt. Het is vermeldenswaard dat het tankproces gewoonlijk ongeveer 30 dagen duurt, vanwege de aard van de brandstofbron en de veiligheidsmaatregelen. Het kan in slechts 16 dagen worden gedaan.

De reactor is volledig stilgelegd, maar produceert geen energie. Er zijn echter meestal combinaties van stroombronnen die kunnen helpen om de energieproductie tijdens een uitschakeling op peil te houden.

In feite worden bronnen zoals wind- en zonne-energie meestal gecombineerd met een stevige stroombron zoals kernenergie. Onthoud dat ze vaak met lagere capaciteitsfactoren werken, zoals 25%, omdat ze worden beperkt door een gebrek aan brandstoffen zoals wind en zon op regelmatige basis.

Kerncentrales worden ook voortdurend verbeterd. Er wordt gezegd dat er binnen de komende tien jaar kleine modulaire reactoren of SMR's op komst zijn.

Deze kleinere opties voor kerncentrales zijn flexibel wat betreft locatie, grootte en aantal. Ze kunnen worden geïnstalleerd op locaties waar momenteel geen grote reactoren kunnen worden gebouwd. Naarmate de energiebehoefte toeneemt, kan er meer worden toegevoegd.

Niet alleen zullen de reactoren aan de buitenkant veranderen, maar er wordt voorspeld dat er tegen 2030 ook werk zal zijn om de interne werking te veranderen. Reactorkernen met verschillende koelsystemen zijn ontworpen om minder brandstof te verbruiken en minder afval te produceren en mogelijk problemen op te lossen waarvoor momenteel fossiele brandstoffen worden gebruikt.

Potentieel de grootste evolutie op het gebied van kernenergie is de overgang van het gebruik van kernsplijting naar het gebruik van kernfusie. Fusie is in wezen het tegenovergestelde proces; het comprimeren van lichte atoomkernen onder intense druk om de energie op te vangen die daarbij vrijkomt.

Het grootste voordeel is de potentiële brandstofbron en het afstappen van radioactief uranium. Deuterium, een isotoop van waterstof, kan goedkoop gewonnen worden uit zeewater. De hoeveelheid deuterium in één liter zeewater kan in theorie evenveel energie produceren als 300 liter olie.

Er is genoeg deuterium in onze oceanen om gedurende miljoenen jaren aan de menselijke energiebehoeften te voldoen.