ביל גייטס לאחר פריצת מגפת הקורונה, מעלה בעיות שלדעתו חייבות התייחסות
כפי שכל הזמן דיברו על מגפה אפשרית ואף אחד לא נערך, האנושות זקוקה להערכות נגד אסון אקלימי.
אסון אקלימי מקושר לזיהום פחמן - עליית הפחמן כתוצאה משריפת דלקים- צורך אדיר באנרגיה.
אז בספר שלו יש מספר רעיונות ודרכים לפתור - אני בוחר לעלות היום את פרק 4 המדבר על אנרגיה גרעינית - שאני אישית מאמין שדווקא בגלל מהפכת ה AI יאלצו למצוא מקורות אנרגיה חדשים (הסולאר לא יספיק).
פרק 4 : ייצור חשמל לא פחמני
ביקוע גרעיני. הנה הטיעון המשכנע בעד אנרגיה גרעינית במשפט אחד: זה מקור האנרגיה נטול הפחמן היחיד שיכול לספק חשמל אמין יומם וליל, בכל עונה, כמעט בכל מקום עלי אדמות, והוכח שהוא יכול לעבוד בקנה מידה גדול.
שום מקור אנרגיה נקייה אחר לא מתקרב למה שהאנרגיה הגרעינית מספקת כבר היום. (אני מתכוון פה לביקוע גרעיני — תהליך הפקת אנרגיה על ידי ביקוע אטומים. בסעיף הבא אגיע לתהליך המקביל שלו, היתוך גרעיני.) ארצות הברית מקבלת כ־20 אחוזים מהחשמל שלה מתחנות כוח גרעיניות; צרפת מקבלת את החלק הגדול ביותר בעולם, 70 אחוזים מהחשמל שלה מגיע מאנרגיה גרעינית. זכרו שבהשוואה לכך, אנרגיה סולארית ואנרגיית רוח גם יחד מספקות כשבעה אחוזים ברחבי העולם.
וקשה לחזות עתיד שבו נצמצם את הפחמן מרשת החשמל שלנו במחיר נוח בלי להשתמש ביותר אנרגיה גרעינית. ב־2018 ניתחו חוקרים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס כמעט 1,000 תרחישים כדי שארצות הברית תגיע לאפס זיהום; כל הדרכים הזולות ביותר הובילו לשימוש במקור כוח נקי וזמין תמיד — כלומר, מקור כוח כמו אנרגיה גרעינית. בלי מקור כזה, השגת חשמל נטול פחמן תעלה הרבה יותר.
תחנות כוח גרעיניות גם נמצאות במקום ראשון בכל הקשור ליעילות בשימוש בחומרים כמו בטון, פלדה וזכוכית. התרשים הבא יראה לכם כמה חומר נדרש כדי לייצר יחידת חשמל ממקורות שונים:
רואים כמה קטנה העמודה הגרעינית? פירוש הדבר שנקבל הרבה יותר אנרגיה לכל קילו חומר שנכנס לבניין ומפעיל את תחנת הכוח. זהו שיקול חשוב, בהתחשב בכל גזי החממה שנפלטים כשאנחנו מייצרים את החומרים האלה (לפרטים נוספים בנושא, ראו בפרק הבא). והמספרים האלה לא מביאים בחשבון את העובדה שתחנות כוח סולאריות ותחנות כוח מונעות ברוח בדרך כלל דורשות יותר שטח מתחנות כוח גרעיניות, והן מייצרות חשמל רק במשך 25 עד 40 אחוזים מהזמן, לעומת 90 אחוזים של תחנות הכוח הגרעיניות. אז ההבדל הוא עוד יותר דרמטי מכפי שהתרשים הזה מציג.
זה לא סוד שלאנרגיה גרעינית יש בעיות. כיום יקר מאוד לבנות תחנות כוח גרעיניות. טעויות אנוש עלולות לגרום לתאונות. אורניום, הדלק שמפעיל את תחנת הכוח הגרעינית, עלול לשמש לבניית כלי נשק. הפסולת מסוכנת וקשה לאחסן אותה.
תאונות מתוקשרות כמו באי שלושת המילין בארצות הברית, בצ'רנוביל בברית המועצות לשעבר ובפוקושימה ביפן הפנו את הזרקור אל כל הסכנות האלו. האסונות האלה נגרמו עקב בעיות אמיתיות, אבל במקום לנסות לפתור אותן, פשוט הפסקנו להתקדם בתחום.
תארו לעצמכם שכולם היו מתכנסים יום אחד ואומרים, "הֵיי, מכוניות הורגות אנשים. הן מסוכנות. בואו נפסיק לנהוג ונוותר על כלי הרכב האלה". ברור שזה היה מגוחך. עשינו בדיוק ההפך: השתמשנו בחדשנות כדי שהמכוניות יהיו בטוחות יותר. כדי למנוע מאנשים לעוף דרך השמשה הקדמית, המצאנו חגורות בטיחות וכריות אוויר. כדי להגן על הנוסעים בזמן תאונה, יצרנו חומרים בטוחים יותר ועיצובים טובים יותר. כדי להגן על הולכי רגל בחניונים, התחלנו להתקין מצלמות רברס.
אנרגיה גרעינית הורגת הרבה־הרבה פחות אנשים מאשר מכוניות. לצורך העניין, היא הורגת הרבה פחות אנשים מכל דלק מאובנים שהוא.
למרות זאת, עלינו לשפר אותה, בדיוק כפי ששיפרנו את המכוניות, על ידי ניתוח הבעיות בזו אחר זו ומציאת פתרונות בעזרת חדשנות.
מדענים ומהנדסים הציעו כמה פתרונות. אני אופטימי מאוד לגבי הגישה של TerraPower, חברה שהקמתי ב־2008, המחברת בין כמה מהמוחות הטובים ביותר בפיזיקה הגרעינית לבניית מודלים של מחשב, כדי לעצב כור גרעיני מהדור הבא.
משום שאיש לא ירשה לנו לבנות כורים ניסיוניים במציאות, הקמנו מעבדה של מחשבי־על בבלוויו, וושינגטון, ושם הצוות מפעיל סימולציות דיגיטליות של עיצוב כורים שונים. לדעתנו יצרנו מודל שפותר את כל הבעיות העיקריות באמצעות עיצוב שנקרא "כור גל נוסע".״
האם אנרגיה גרעינית מסוכנת? לא אם מביאים בחשבון את מספר מקרי המוות שנגרמו ליחידת חשמל, כפי שהתרשים הזה מראה. המספרים כאן מכסים את כל תהליך ייצור האנרגיה, מחילוץ הדלקים ועד הפיכתם לחשמל, נוסף על הבעיות הסביבתיות שהם גורמים, כמו זיהום אוויר. (אתר Our World in Data)
הכור של TerraPower יכול לפעול עם הרבה סוגי דלק שונים, כולל הפסולת ממתקנים גרעיניים אחרים. הכור יפיק הרבה פחות פסולת מתחנות הכוח של היום, הוא יהיה אוטומטי לחלוטין — ויבטל את האפשרות של טעות אנוש — ויהיה אפשר לבנות אותו מתחת לפני הקרקע, וכך להגן עליו מפני מתקפה. לבסוף, העיצוב יהיה בטוח מיסודו וישתמש בתכונות מתוחכמות כדי לשלוט בתגובה הגרעינית; לדוגמה, הדלק הרדיואקטיבי נמצא במוטות שמתרחבים אם הם מתחממים יותר מדי, וזה מאט את התגובה הגרעינית ומונע התחממות יתר. חוקי הפיזיקה עצמם ימנעו תקלות.
יעברו עוד שנים עד שנבנה תחנת כוח חדשה. עד כה, העיצוב של TerraPower קיים רק במחשבי־העל שלנו; אנחנו עובדים עם ממשלת ארצות הברית על בניית האבטיפוס הראשון שלנו.
היתוך גרעיני. יש גישה אחרת, שונה לחלוטין, לאנרגיה הגרעינית. זוהי גישה מבטיחה אבל נצטרך לחכות לפחות עשור עד שהיא תאפשר אספקת חשמל לצרכנים. במקום לקבל אנרגיה מביקוע אטומים, השיטה הזאת מצופפת אותם, או מתיכה אותם.
ההיתוך נסמך על אותו תהליך בסיסי שמפעיל את השמש. מתחילים בגז — רוב המחקר מתמקד בסוגים מסוימים של מימן — ומחממים אותו לטמפרטורה גבוהה, הרבה מעבר ל־50 מיליון מעלות, כשהוא במצב טעון חשמלית שנקרא פלזמה. בטמפרטורות האלו, החלקיקים נעים כל כך מהר עד שהם מתנגשים זה בזה ומתמזגים, בדיוק כמו האטומים של המימן בשמש. כשחלקיקי המימן מתמזגים הם הופכים להליום, ובתהליך זה הם משחררים כמות אנרגיה רבה, שאפשר להשתמש בה לייצור חשמל.
(למדענים יש דרכים רבות להכלת הפלזמה; השיטות הנפוצות ביותר משתמשות במגנטים חזקים או בלייזרים.)
אמנם ההיתוך עדיין נמצא בשלב הניסיוני, אבל התהליך מבטיח מאוד. הוא יפעל על יסודות זמינים כמו מימן ולכן יהיה לנו שפע של דלק זול. את סוג המימן העיקרי שבדרך כלל משמש בהיתוך אפשר להפיק ממי ים, ויש די מי ים כדי לענות על צורכי האנרגיה בעולם במשך אלפי שנים. מוצרי הפסולת של ההיתוך יהיו רדיואקטיביים במשך מאות שנים, לעומת מאות אלפים במקרה של פסולת פלוטוניום ויסודות אחרים מביקוע, וברמה נמוכה בהרבה — מסוכנים בערך כמו פסולת רדיואקטיבית של בתי חולים. ולא תהיה תגובת שרשרת שתצא מכלל שליטה, מפני שההיתוך יחדל
ברגע שלא נספק לו דלק או נכבה את המכשיר המכיל את הפלזמה.
אבל בפועל קשה לבצע היתוך. למדעני גרעין יש בדיחה ישנה: "ההיתוך הוא במרחק 40 שנה, ויישאר ככה תמיד.
(אני מודה שהמילה "בדיחה" לא ממש מתאימה כאן.) אחד המכשולים הגדולים הוא שנדרשת כמות עצומה של אנרגיה כדי להביא לתגובת היתוך, עד שלעתים קרובות משקיעים בתהליך יותר ממה שמקבלים ממנו. וכפי שאתם יכולים לתאר לעצמכם, בהתחשב בטמפרטורות הכרוכות בתהליך, הקמת כור היא אתגר הנדסי עצום. אף אחד מכורי ההיתוך הקיימים לא מתוכנן כדי לייצר חשמל שצרכנים יוכלו להשתמש בו; הכורים נועדו למטרות מחקר בלבד.
הפרויקט הגדול ביותר בהקמה, שיתוף פעולה בין שש מדינות והאיחוד האירופי, הוא מתקן ניסיוני בדרום צרפת הידוע בשם איטר (ITER). הקמת הפרויקט החלה ב־2010 ועדיין נמשכת. עד אמצע 2020 צפוי איטר לייצר את הפלזמה הראשונה שלו, ומ־2030 ואילך לייצר כוח עודף — פי עשרה מכפי שהוא צריך כדי לפעול. למה הדבר דומה? לטיסה הראשונה של האחים רייט, הישג אדיר שיעלה אותנו על הדרך להקמת תחנת כוח מסחרית לדוגמה.
וצפויים עוד חידושים רבים שבעזרתם ההיתוך יהיה מעשי יותר. למשל, אני יודע על חברות שמשתמשות במוליכי־על בטמפרטורה גבוהה כדי ליצור שדות מגנטיים חזקים יותר להכלת הפלזמה. אם הגישה הזאת תצליח, היא תאפשר לנו לייצר כורי היתוך קטנים בהרבה ולכן גם זולים יותר, ובמהירות רבה יותר.
אבל הנקודה העיקרית היא לא שרק לחברה אחת יהיה רעיון פורץ דרך אחד הדרוש לנו לביקוע או להיתוך גרעיני. מה שחשוב יותר הוא שהעולם יחזור להתייחס ברצינות לקידום תחום האנרגיה הגרעינית. הוא פשוט מבטיח מכדי להתעלם ממנו.
רוח מהיבשה לים. יש יתרונות רבים להקמת טורבינות רוח באוקיינוס או בכל מקווה מים אחר. ערים גדולות רבות נמצאות ליד החוף, ולכן אפשר לייצר חשמל קרוב יותר למקומות שבהם יזדקקו לו ולא להסתבך בבעיות תמסורת רבות כל כך. הרוחות מהיבשה לים בדרך כלל נושבות בקביעות, אז גם לא תיווצר בעיית הקיטוע.
למרות היתרונות האלה, רוח מהיבשה לים בדרך כלל מייצגת רק חלק זעיר מהקיבולת העולמית הכללית לייצור חשמל — כ־0.4 אחוז ב־2019. רובה משמש את אירופה, במיוחד בים הצפוני; ארצות הברית אחסנה רק 30 מגה־ואט, וכולם בפרויקט אחד ליד חופי רוד איילנד. תזכרו שאמריקה משתמשת ב־1,000 ג'יגה־ואט בערך, כך שרוח מהיבשה לים מספקת כ־1/32,000 מהחשמל של ארצות הברית.
תעשיית הרוח מהיבשה לים יכולה רק לגדול. חברות מוצאות דרכים לייצר טורבינות גדולות יותר כדי שכל אחת מהן תוכל לייצר עוד חשמל, והן פותרות כמה מאתגרי ההנדסה הכרוכים בהצבת חפצי מתכת גדולים באוקיינוס. החידושים האלה מורידים את המחיר, ולכן מדינות מתקינות עוד טורבינות; בשלוש השנים האחרונות גדל השימוש ברוח מהיבשה לים בשיעור שנתי ממוצע של 25 אחוזים. כיום בריטניה היא המשתמשת הגדולה ביותר בעולם ברוח מהיבשה לים, הודות לסובסידיות ממשלתיות חכמות שעודדו חברות להשקיע בשיטה. סין מבצעת השקעות גדולות ברוח מהיבשה לים, וסביר להניח שעד 2030 היא תהיה הצרכנית הגדולה ביותר שלה בעולם.
בארצות הברית יש הרבה רוח זמינה מהיבשה לים, במיוחד בניו אינגלנד, בצפון קליפורניה ובאורגון, בחוף מפרץ מקסיקו ובימות הגדולות. בתיאוריה, נוכל לייצר ממנה 2,000 ג'יגה־ואט — די והותר כדי לעמוד בצרכים הנוכחיים שלנו. אבל אם ננצל את הפוטנציאל הזה, נצטרך להקל בהקמת טורבינות. כיום השגת היתר עוברת בדרך חתחתים: רוכשים חוזה חכירה פדרלי אחד ממספר מצומצם של חוזים כאלה, עוברים תהליך רב־שנתי כדי ליצור הצהרת השפעה סביבתית, ואז מקבלים עוד היתרים ממלכתיים ומקומיים. בכל שלב ושלב אתם עלולים להיתקל בהתנגדות (בצדק או שלא בצדק) של בעלי קרקעות על חוף הים, של ענף התיירות, של דייגים ושל קבוצות שמירה על איכות הסביבה.
הרוח מהיבשה לים מבטיחה מאוד: היא זולה יותר מיום ליום ויכולה לעזור מאוד למדינות לצמצם את הפחמן.
אנרגיה גיאותרמית. עמוק מתחת לאדמה — בעומק של כמה מאות מטרים עד לקילומטר וחצי — נמצאים סלעים חמים שבאמצעותם אפשר לייצר חשמל נטול פחמן. אפשר להזרים מים בלחץ גבוה לתוך הסלעים, שם הם יספגו את החום, יֵצאו מחור אחר וייהפכו לטורבינה או ייצרו חשמל בדרך אחרת. אבל יש חסרונות לניצול החום שמתחת לכפות רגלינו. צפיפות האנרגיה שלו — כמות האנרגיה שאנחנו מקבלים למטר רבוע — די נמוכה. בספרו הנפלא מ־2009, אנרגיה בת־קיימא — בלי האוויר החם העריך דיוויד מקיי שהאנרגיה הגיאותרמית תוכל לספק פחות משני אחוזים מצורכי האנרגיה של בריטניה, וגם אספקת שני האחוזים האלה תדרוש ניצול של כל מטר רבוע במדינה וקידוח בחינם.
אנחנו גם צריכים לחפור בארות כדי להגיע לאנרגיה הגיאותרמית, וקשה לדעת מראש אם הבאר תפיק את החום שאנחנו צריכים, או לכמה זמן. כ־40 אחוזים מהבארות שנחפרו לצורך אנרגיה גיאותרמית התבררו כחסרות ערך. ואנרגיה גיאותרמית זמינה רק במקומות מסוימים ברחבי העולם; המקומות הטובים ביותר הם אזורים שבהם יש פעילות וולקנית מעל לממוצע.
אמנם משמעות הבעיות הללו היא שאנרגיה גיאותרמית תתרום רק במעט לצריכת החשמל בעולם, אבל עדיין כדאי לפתור אותן בזו אחר זו, בדיוק כפי שפתרנו את בעיות המכוניות. חברות עובדות על חידושים שונים שיישענו על ההתקדמות הטכנית שבזכותה נעשו קידוחי הנפט והגז הרבה יותר פרודוקטיביים בשנים האחרונות. לדוגמה, כמה מהן מפתחות חיישנים מתקדמים שיקלו עלינו למצוא בארות גיאותרמיות מבטיחות. חברות אחרות משתמשות בקידוחים אופקיים כדי להגיע למקורות הגיאותרמיים האלה בצורה בטוחה ויעילה יותר. זוהי דוגמה מצוינת לאופן שבו טכנולוגיה שפותחה במקור עבור תעשיית דלקי המאובנים יכולה לעזור לנו להגיע לאפס זיהום אוויר.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה