核能是否属于“绿色能源”?

2021-07-13 11:51  来源:嘿嘿能源heypower    绿色能源  核能利用  核能发电

核电有时被描述为不产生温室气体的能源。虽然这并不完全正确,但可以肯定地说,核电的温室气体排放量远低于化石燃料能源。另一方面是能源的可持续性——即能源供应是否会随着时间的推移“耗尽”。


环境是公共资源。近年来,人们越来越重视如何减轻人类活动对空气、水和土地的影响。最受关注的话题当数“绿色能源”。

然而,对于“绿色”的定义各方莫衷一是。一些组织将“绿色能源”定义为对环境影响低的能源。目前,人们非常关注温室气体 (GHG),许多定义似乎将“低影响”和“低温室气体排放”视为同义词。

“绿色”的定义对核能行业具有特别的意义

核电有时被描述为不产生温室气体的能源。虽然这并不完全正确,但可以肯定地说,核电的温室气体排放量远低于化石燃料能源。另一方面是能源的可持续性——即能源供应是否会随着时间的推移“耗尽”。

简单地说,化石燃料和铀资源是有限的,最终会被耗尽。而可再生能源,如风能和太阳能,实际上是无限的。

然而,这种观点忽略了一个事实,风能和太阳能的设备制造过程也会消耗化石能源,这也是不可再生能源。

同样,有些人认为核能产生长半衰期核废料,因而不是“绿色”的。但类似的论点也适用于生产太阳能或风能所需组件时产生的废料。也有人认为在判断核能是否算作绿色能源时,必须考虑以下几点:对乏燃料进行后处理可以从中提取更多能量;使用钍燃料循环代替铀循环;从非常规资源(例如海水)中提取铀。

摇篮到坟墓

化石燃料都是碳基燃料,因此燃烧时会产生二氧化碳。与化石燃料不同,铀燃料不会产生温室气体。然而,核燃料循环的其它部分,包括铀的开采、提取和浓缩,确实会产生一些温室气体。鲜为人知的是,风能和太阳能也会产生一些温室气体。

在对“绿色”的分析中都需要考虑这一点,但通常情况并非如此。

美国环境保护署 (EPA) 是犯此错误的众多组织之一。

EPA 认为绿色能源包含:太阳能、风能、地热、沼气、合格生物质和低影响小水电。同时EPA表示,虽然核电在发电过程中不排放温室气体,但需要采矿、提取和长期放射性废物储存。但是EPA并没有对太阳能或风能做出类似的声明。由于风能和太阳能的能量密度很低,每产生单位能量需要更多的设备部件。此外,风力涡轮机需要使用稀土金属,太阳能光伏的制造需要使用剧毒材料。

与其简单地将某种能源系统分类为“绿色”或“非绿色”,评估能源是否“绿色”的更好方法是分析从“摇篮到坟墓”全生命周期的环境影响。

这种生命周期评估可以更准确地说明温室气体排放总量。尽管任何能源的全生命周期都会排放温室气体,但是排放量不同。

在评估温室气体排放时必须解决的另一个问题是计算方法,不同的研究员所采用的方法都有差异。2013年,美国国家可再生能源实验室 (NREL)对大量计算进行了分析,发现各种计算中在操作方法、评估方法及参数选取等方面存在差异。然而,尽管存在这些差异,但所有评估都表明煤炭的生命周期排放量明显高于任何其它能源。

化石燃料中天然气在温室气体方面是最优的,但其排放量仍然很大。太阳能、风能、地热能、水能和核能的温室气体很少,而核能的排放量最少。因此,如果基于全生命周期的温室气体排放衡量绿色程度,核能应该与风能和太阳能属于同一类。

是否产生废料

就非温室气体影响而言,核电和可再生能源不会产生颗粒物,以及甲烷、硫或氧化亚氮,有机化合物或有毒重金属。

然而,核工业确实会产生核废料,这些废料必须在放射性衰变之前隔离数千年。核工业经常饱受诟病,其“绿色”资质也因此受到质疑。然而,核废料的体积很小,并且正在开展核废料储存库开发。

还值得注意的是,其它能源并非没有浪费产生废料。

除了空气中的排放物外,煤炭还会产生大量固体废料。即使是可再生能源也会产生废料。数量庞大的有毒废料将会给环境带来巨大挑战。例如,太阳能光伏需要使用大量太阳能电池板,电池板会随着时间的推移而退化,必须更换。对于日本这样的小国来说,如何处理这些废旧电池板已经成为一个问题。

对于化石燃料或核燃料,需要考虑到采矿对环境的影响。

然而,核电运营所需的资源量远少于燃烧化石燃料,因此铀资源开采对环境的影响水平较低。此外,可再生能源需要开采大量结构材料以及有毒材料。尽管可再生能源开采过程对环境影响比煤炭小得多,但仍不可忽略。

能源的全面分析还包括以下几个方面:

土地利用等因素,太阳能和风能所需土地比其它能源更大。对鸟类和蝙蝠的影响(风能面临的问题);事故(核电站发生的严重事故会污染周边地区);地震(水电大坝和石油和天然气的面临的问题);以及与处理来自各种能源的废物相关的影响(建造和运营处理设施、运输废物等)。

没有任何能源是完全绿色的。

整体评估结果,核能与大多数可再生能源的绿色程度非常接近。但能源评估是一项极其复杂的工作,虽然绿色很重要,但必须结合其它因素来考虑。决策者必须权衡每种能源的温室气体、其它排放物与成本等方面;资源的短期和长期可用性;24小时整体能源供应的可靠性;以及能源供应安全,防止因天气或外国供应商而中断等问题。

同时,这些评估是动态的。外国政府的资源发现和行动会影响供应,而技术发展和政府决策会影响一系列措施,包括成本、可用性、排放和其它措施。某些领域的突破可能会显着改变评估结果。

“清洁煤”技术就是突破之一——即在排放到环境中之前从煤炭排放物中提取温室气体,并永久可靠地将温室气体从环境中隔离的技术。由于目前该技术还未全面应用,因此目前的评估数据中没有考虑。如果后续证明其技术上可行且经济,评估结果将发生改变。核聚变或用于可再生能源的储能技术也同样如此。

目前,没有一种能源在所有方面都表现出色。各种能源都有一些优点和缺点,最合理的策略是采用多样化的能源组合。尽管核能面临一些挑战(尤其是核废料处理),但从环境影响小、能源生产可靠、能源供应安全等方面考虑,核能似乎是最具吸引力的能源之一。

因此,核能确实是绿色能源。



深圳核博会

图为技术


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