Этот сценарий МЭА добавляет 680 ГВт ядерных мощностей к 2050 году, давая затем 930 ГВт (после выбытия 150 ГВт из 396 ГВт в 2014 году), обеспечивая 17% мировой электроэнергии. Harmony ставит перед ядерной отраслью дополнительную цель, опираясь на опыт строительства атомных станций в 1980-х годах. мирового производства электроэнергии и построить 1000 ГВт новых ядерных мощностей к 2050 году. Всемирная ядерная ассоциация заявляет, что для этого требуется игровое поле с экономическим и технологическим уровнем, гармонизированные процессы регулирования для оптимизации строительства атомных станций и эффективная парадигма безопасности, которая фокусирует усилия по обеспечению безопасности на мерах, которые делают наибольшую разницу в общественном благополучии. График строительства будет включать добавление 10 ГВт в год до 2020 года, 25 ГВт в год до 2025 года и 33 ГВт в год с этого момента. Эта скорость сопоставима с 31 ГВт в год в середине 1980-х годов. Цель Harmony выдвигается в то время, когда ограничения, стоимость и ненадежность других низкоуглеродных источников электроэнергии становятся политически громкими в нескольких странах.
Последний энергетический прогноз BP включает сценарии «Быстрый», «Нулевой чистый» и «Бизнес как обычно». Рост потребления первичной энергии ожидается по всем трем сценариям в диапазоне от примерно 8% до примерно 25% к 2050 году. Движущей силой роста ядерной энергетики является Китай, при этом производство в стране увеличится к 2050 году до 3967 ТВт-ч и 4767 ТВт-ч по всем BP. три сценария. К 2040 году выход энергии из возобновляемых источников во всем мире увеличится примерно до 29% производства электроэнергии.
Что касается спроса на электроэнергию, потребность в дешевом непрерывном, надежном снабжении можно отличить от пикового спроса, возникающего в течение нескольких часов в день и способного устанавливать более высокие цены. Предложение должно соответствовать спросу мгновенно и надежно с течением времени. Есть ряд характеристик ядерной энергии, которые делают ее особенно ценной, помимо фактической стоимости производства на единицу – МВтч или кВтч. Топливо имеет низкую долю в стоимости электроэнергии, что обеспечивает стабильность цен на электроэнергию, его топливо находится на месте (не зависит от непрерывной доставки), его можно отправить по запросу, оно имеет довольно быстрый выход на рабочий режим, способствует чистоте воздуха и низкому уровню выбросов CO2. целей, это обеспечивает хорошую поддержку напряжения для стабильности сети. Эти атрибуты в основном не монетизируются на торговых рынках, но имеют большую ценность, которая все больше признается там, где растет зависимость от непостоянных источников, и правительства обращают внимание на долгосрочную надежность и надежность поставок.
Возобновляемые источники энергии для электричества составляют разнообразную группу, от энергии ветра, солнца, приливов и волн до гидро-, геотермальной энергии и производства электроэнергии на основе биомассы. Помимо гидроэнергетики в тех немногих местах, где ее очень много, все возобновляемые источники энергии имеют внутренние или экономические ограничения в потенциальном использовании для крупномасштабного производства электроэнергии, где требуется непрерывное и надежное энергоснабжение.
Помимо ядерной энергетики, мир почти полностью зависит от ископаемого топлива, особенно угля, для удовлетворения спроса на производство электроэнергии для базовой нагрузки. Большая часть спроса связана с непрерывным и надежным снабжением в больших масштабах, и существуют пределы того, в какой степени это можно изменить. Природный газ все чаще используется в качестве топлива для производства электроэнергии во многих странах. Проблемы, связанные с транспортировкой на большие расстояния и хранением, в некоторой степени облегчаются за счет сжижения. Однако большая часть хранилищ остается под землей, на истощенных нефтяных месторождениях, особенно в США, и это может быть опасно. В 2015 году в хранилище Алисо-Каньон в Калифорнии в течение нескольких месяцев происходила утечка, выбрасывавшая около 66 тонн метана в час, что вызвало массовую эвакуацию и нейтрализовало усилия штата по сдерживанию выбросов CO2 (метан имеет потенциал глобального потепления в 25 раз).
Последствия использования электромобилей .В будущем широкое использование электромобилей, как чисто электрических, так и подключаемых гибридов, незначительно увеличит спрос на электроэнергию – возможно, до 15% в пересчете на киловатт-часы. Но это увеличение в основном произойдет в одночасье, в непиковый спрос, поэтому не приведет к значительному увеличению пиковой потребности систем в гигаваттах. Однако ночная зарядка транспортных средств значительно увеличит долю мощности этой системы, которая будет покрываться за счет выработки электроэнергии с базовой нагрузкой — атомной или угольной. В типичной системе эта доля может увеличиться примерно с 50-60% до 70-80% от общей суммы, как показано на рисунках ниже. Это существенно влияет на стоимость электроэнергии. Энергия базовой нагрузки вырабатывается намного дешевле, чем мощность средней и пиковой нагрузки, поэтому средняя стоимость электроэнергии будет ниже, чем при существующей схеме использования. И любое такое значительное увеличение требований к мощности базовой нагрузки будет иметь большой потенциал роста для ядерной энергетики, если будут ограничения на выбросы углерода. Таким образом, потенциально все энергоснабжение становится немного дешевле и чище, и в то же время удается избежать многих выбросов ископаемого топлива от дорожного транспорта.
Глобальный рост населения в сочетании с промышленным развитием приведет к значительному росту потребления электроэнергии в ближайшие десятилетия. Помимо ожидаемого постепенного роста спроса, возникнет проблема обновления большого количества существующих генерирующих мощностей в США и ЕС за тот же период. Растущая нехватка пресной воды требует строительства энергоемких опреснительных установок См. первый раздел выше для последних прогнозов.
Повышение осведомленности об опасностях и последствиях глобального потепления и изменения климата привело к тому, что лица, принимающие решения, средства массовой информации и общественность осознали, что использование ископаемого топлива должно быть сокращено и заменено источниками энергии с низким уровнем выбросов, такими как ядерная энергетика. единственная доступная крупномасштабная альтернатива ископаемому топливу для непрерывного и надежного производства электроэнергии.
Основной темой многих политических повесток дня является безопасность поставок, поскольку страны осознают, насколько они уязвимы к перебоям в поставках нефти и газа. Обилие встречающегося в природе урана делает атомную энергетику привлекательной с точки зрения энергетической безопасности.
Поскольку сокращение выбросов углерода поощряется с помощью различных форм государственных стимулов и торговых схем, экономические выгоды от ядерной энергетики будут увеличиваться.
Долгосрочное преимущество урана перед ископаемым топливом заключается в незначительном влиянии переменных цен на топливо на конечные затраты на производство электроэнергии. Эта нечувствительность к колебаниям цен на топливо позволяет стабилизировать цены на электроэнергию на нерегулируемых рынках. Возможно ли на практике быстрое расширение мощностей ядерной энергетики? дней. Среди них 47 в США, 42 во Франции и 18 в Японии. Средняя мощность составила 923,5 МВт. Так что нетрудно представить, что такое же количество будет введено в эксплуатацию через десять лет примерно после 2015 года.
В глобальном масштабе ядерная энергетика в настоящее время сокращает выбросы углекислого газа примерно на 2,5 миллиарда тонн в год (по сравнению с основной альтернативой угольной генерации примерно на 2 миллиарда тонн по отношению к нынешнему топливному балансу). Углекислый газ составляет половину антропогенной части глобального потепления атмосферы. Ядерная энергетика играет ключевую роль в сокращении выбросов парниковых газов. В августе 2015 года Институт ядерной энергии США (NEI) и Партнерство во имя глобальной безопасности учредили Инициативу Global Nexus (GNI). Он направлен на изучение связей между изменением климата, ядерной энергией и вызовами глобальной безопасности с помощью рабочей группы из 17 многопрофильных экспертов по вопросам политики из неправительственного, академического и частного секторов в Дании, Франции, Японии, Швеции, Объединенных Арабских Эмиратах и США. Группа соберется для серии встреч и семинаров, с помощью которых она будет готовить политические меморандумы, определяющие проблемы и дающие рекомендации. Они будут включены в сводной отчет в конце двухлетнего проекта. GNI отмечает, что изменение климата, энергетическая безопасность и глобальная безопасность — это вопросы, выходящие за национальные границы, имеющие значительные экономические и социальные последствия и требующие участия всего спектра заинтересованных сторон. Это означает, что политика должна координироваться на национальном, региональном и глобальном уровнях.
Поскольку мир пытается перевести свои энергетические системы с ископаемого топлива на низкоуглеродные источники энергии, у нас есть ряд вариантов энергии: технологии возобновляемых источников энергии, такие как гидроэнергетика, ветер и солнечная энергия, а также ядерная энергия. Ядерная энергия и возобновляемые технологии обычно выделяют очень мало CO2 на единицу производства энергии, а также намного лучше, чем ископаемое топливо, в ограничении уровня местного загрязнения воздуха.
Но в то время как некоторые страны вкладывают значительные средства в увеличение производства ядерной энергии, другие отключают свои электростанции. Поэтому роль атомной энергии в энергосистеме очень специфична для данной страны.
Какая часть нашей энергии поступает от атомной энергетики? Как меняется его роль с течением времени? В этой статье мы рассмотрим уровни и изменения в производстве ядерной энергии по всему миру, а также показатели ее безопасности по сравнению с другими источниками энергии. Ядерная энергия, наряду с гидроэнергетикой, является одной из наших старейших низкоуглеродных энергетических технологий.
Производство ядерной энергии существует с 1960-х годов, но в 1970-х, 80-х и 90-х годах во всем мире наблюдался массовый рост. На показанной интерактивной диаграмме мы видим, как изменилась глобальная ядерная генерация за последние полвека.
После быстрого роста в период с 1970-х по 1990-е годы глобальная генерация значительно замедлилась. На самом деле, мы наблюдаем резкое падение производства атомной энергии после цунами на Фукусиме в Японии в 2011 году [мы рассмотрим последствия этой катастрофы далее в этой статье], поскольку страны отключили станции из соображений безопасности.
Но мы также видим, что в последние годы производство в очередной раз увеличилось. Глобальная тенденция производства ядерной энергии маскирует большие различия в том, какую роль она играет на уровне стран.
Некоторые страны вообще не получают энергии от атомной энергетики или стремятся полностью отказаться от нее, в то время как другие получают от нее большую часть своей энергии.
Эта интерактивная диаграмма показывает количество ядерной энергии, вырабатываемой страной. Мы видим, что Франция, США, Китай, Россия и Канада производят относительно большое количество ядерной энергии.
Ранее мы рассматривали производство ядерной энергии в единицах энергии — сколько каждая страна производит в тераватт-часах. Но чтобы понять, насколько большую роль ядерная энергия играет в энергетической системе, нам нужно рассмотреть это в перспективе общего потребления энергии.
Эта интерактивная диаграмма показывает долю первичной энергии, получаемой из ядерных источников.
Обратите внимание, что эти данные основаны на первичной энергии, рассчитанной «методом замещения», который пытается скорректировать неэффективность производства ископаемого топлива. Это достигается за счет преобразования неископаемых источников топлива в их «входные эквиваленты»: количество первичной энергии, которое потребовалось бы для производства такого же количества энергии, если бы оно было получено из ископаемого топлива. Мы рассмотрим эту настройку более подробно здесь.
В 2019 году чуть более 4% мировой первичной энергии приходилось на атомную энергетику.
Обратите внимание, что это основано на доле ядерной энергии в энергетическом балансе. Потребление энергии представляет собой сумму электроэнергии, транспорта и отопления. Мы смотрим на электрическую смесь ниже. В предыдущих разделах мы рассмотрели роль атомной энергии в общем энергетическом балансе. Это касается не только электричества, но и транспорта, и отопления. Электричество является лишь одним компонентом энергопотребления.
Поскольку транспорт и отопление, как правило, сложнее обезуглеродить — они больше зависят от нефти и газа, — атомная энергия и возобновляемые источники энергии, как правило, занимают более высокую долю в структуре электроэнергии по сравнению с общей структурой энергии.
Эта интерактивная диаграмма показывает долю электроэнергии, получаемой от ядерных источников.
Во всем мире около 10% нашей электроэнергии приходится на атомную энергетику. Но некоторые страны сильно зависят от него: он обеспечивает более 70% электроэнергии например во Франции и более 40% в Швеции.
