(사진 크레딧은 스벤 호페를 읽어야합니다.)
세계가 모든 원자력 발전으로 실현 가능하게 전환 할 수 있습니까? 그렇다면 지구 온난화에 대한 좋은 반대가 될 것입니까? 매력적인 질문은 독특한 통찰력을 가진 사람들이 대답하는 지식 공유 네트워크:원래 쿼라에 출연했다.
핵물질과 핵연료 순환에 관한 전문가인 메헤란 모알렘의 답변:
나는 핵공학 과목과 대체에너지에 관한 몇 가지 세미나 과정을 가르쳤다. 저는 또한 2 년 동안 전 세계에 6 개의 태양 광 공장을 가동했습니다. 핵 공학에 대한 같은 내 개인에도 불구하고,나는 그것을 주장하기 어렵다 인정해야한다. 여기 뒤에 단순화 된 수학이 있습니다.
2015 년 총 세계 에너지 사용량(석탄+석유+수력+원자력+재생 가능)은 13,000 백만 톤(13,000 백만 톤)이었습니다. 이 년 동안 17.3 테라 와트 연속 전력으로 변환합니다.
지금,우리는 태양 전지 패널로 335 킬로미터에 의해 지구 335 킬로미터의 영역을 커버하는 경우,심지어 오늘 쉽게 달성 적당한 효율로,그것은 이상 17,4 조와트 전력을 제공 할 것입니다. 이 지역은 43,000 평방 마일입니다. 아프리카의 사하라 사막은 3.6 백만 평방 마일은 태양 에너지(일 당 12 시간 이상)를 위해 주요한 입니다. 이는 사하라 사막의 1.2%가 태양 에너지로 세계의 모든 에너지 수요를 충당하기에 충분하다는 것을 의미합니다. 석탄,석유,풍력,지열 또는 핵이 경쟁 할 수있는 방법은 없습니다. 이 프로젝트의 비용은 약 5 조 달러가 될 것이며,규모의 경제 절감없이 오늘날의 가격으로 한 번 비용이 듭니다. 즉 지난 경기 침체에서 오바마에 의해 은행의 보석 비용보다 적습니다. 쉽게 상상 비용은 미국 국가 부채의 1/4 이며,세계 1 년 국내 총생산의 10%에 해당합니다. 이 비용은 세계의 다른 지출에 비해 다소 작습니다. 다른 에너지 형태에는 미래가 없다. 20~30 년 안에 태양이 모든 것을 대체 할 것입니다. 여전히 액체 연료에 대 한 필요가 있을 것입니다 하지만 가능성이 물 및 태양에 의해 구동 하는 전기 분해에 의해 생성 된 수소 될 것입니다. 그런 다음 유조선과 파이프 라인은 전 세계의 수소를 운반 할 것입니다. 또한 많은 양의 수소를 저장하는 지르코늄 또는 티타늄 배터리를 구상 할 수 있습니다.
그런데 1 그웨(기가 와트 전기)원자력 발전소의 비용은 약 30 억 달러입니다. 17 조 3 천억 원전의 비용은 안전 및 우라늄 공급과 관련된 다른 모든 문제가 해결 되더라도 태양의 52 조 달러 또는 10 배가 될 것입니다.
모든 말했다,원자력에 대한 틈새 응용 프로그램이 있습니다. 그것은 모든 세대의 가장 높은 전력 밀도를 가지고 있으며 연료 보급없이 가장 오래 지속됩니다. 공간이 제한 또는 멀리 태양에서 공간처럼,또는 잠수함에있는 경우 그래서 원자력은 의미가 있습니다.
추가 참고 사항:
이 주제에 주목할만한 관심이 있었고 몇 가지 좋은 질문이 제기되었습니다. 여기에 질문과 답변을 제시하는 것은 공정합니다.
질문:이 제안에서 논의 된 태양 광 용량 요인을 달성하는 데 필요한 것은 무엇입니까?
답변:태양 전지 패널에 대해 언급 된 25%의 용량 계수를 들었을 것입니다. 25%계수는 본질적으로 200 와트 패널이 24 시간 동안 평균 될 때 50 와트 만 생성한다는 것을 의미합니다. 실제로 이 낮은 수는 임명 위치의 선택의 인공적인 부산물입니다. 대부분의 소규모 설치는 유럽(특히 독일)과 미국의 지붕 꼭대기에서 수행됩니다. 태양 플럭스의 분포는 위도에 강한 의존성을 가지고 있습니다. 적도 지역(위도 약 0)에서 태양은 정상 근처에서 빛나고 전력 밀도는 평방 미터 당 1400 와트만큼 높을 수 있습니다. 45 도의 위도에서 전력 밀도는 적어도 2 배 이상 떨어집니다. 미국의 주요 도시들은 북위 37 도 정도이며 유럽은 더 높다. 그 위에,이 지역에서,올해의 상당 부분은 더 순 사용 가능한 전력을 감소 흐리고 비오는 날이있다. 태양 광 산업 규모의 생산에 대한 주요 사업은 광대 한 적도의 땅을 이용할 것이라고 생각할 수 있습니다. 아프리카 사하라 사막에서 예를 들어 여기에 제안 된 사이트는 적도에 있으며 거의 경우 연간 어떤 흐린 일이있다. 사하라 사막 땅은 저렴 하 고 대부분 사용 하지 않는 등 쉽게 사용할 수 있는 활용. 이 제안에서 평방 미터 당 155 와트의 평균 연간 전력 밀도는 1 천 3 백 50 와트의 피크 값과 비교하여 1 천 3 백 70 와트/평방 미터 2 는 단지 11%의 용량 계수를 나타내는 것으로 가정합니다. 사하라 사막에서 12 시간 일 및 태양 전지 패널에 대 한 22%이상의 현재 효율성을 감안할 때,이 평균 값은 확실히 달성.
질문:이 제안에서 논의 된 태양 광 비용을 달성하기 위해 필요한 것은 무엇입니까?
답변:현재 패널 비용은 와트 당 약 55 센트입니다. 패널 설치 및 인버터에 대한 추가 비용이 있습니다. 인버터는 패널의 직류 출력을 장거리 전송에 필요한 교류 전류로 변환하는 장치입니다. 총 비용은 현재 설치된 와트 당 달러에 약 90 센트를 실행합니다. 이 제안에서 우리는 와트 당 현실적인 삼십 센트를 가정했다. 이 점에서 고려해야 할 두 가지 주요 요소가 있습니다. 첫째,현재의 경제는 중국 제조 업체가 만든 패널과 같은 제 3 자 공급 업체를 기반으로합니다. 전력 테라 와트를 설치하는 유틸리티의 경우,타사에서 구입하고 제조 업체를 풍부하게하는 작은 이유가있다. 제조자는 와트 당 이익에 있는 20 센트 만큼 만들기 때문에,대규모 생산 시설은 그들의 자신의 위원회를 생성하는 경우에 저 더 값이 싼 것에서 완전히 혜택을 받을 것이다. 중국 위원회 공급자가 이 합작에서 이익이 되고 싶은 경우에 부분 투자자 이고 그리고 비용에 위원회를 공급하고 힘 아니다 위원회의 판매에서 그들의 이윤을 남길것을 필요로 한다. 지금까지 인버터 비용으로,세계에서 화석 에너지의 주요 사용은 전력 생산을위한 것이 아닙니다. 화석 연료는 자동차,난방 주택,추진 및 기타 산업 용도로 사용됩니다. 세계의 다른 모든 세대를 대체하는 위와 같은 대규모 태양 광 설비의 주요 용도는 수소와 같은 환경 친화적 인 연료를 생산하는 것이라고 생각할 수 있습니다. 수소는 물 전기분해에 의해 생성될 수 있고 태양 직류 전원은 변환장치를 위한 필요 없이 전기분해를 위해 즉시 쓸모 있습니다. 일단 수소가 생성되면,차,공장,가정 난방을 위한 연료로 세계의 4 개의 구석에 파이프라인과 유조선에 의해 등 수송될 수 있습니다. 대규모 재사용 가능한 배터리는 안전한 고체에 수소를 저장하는 지르코늄 및 티타늄으로 만들 수도 있습니다. 마지막으로,이와 같은 비용은 에너지 비용이 아닌 인프라 비용입니다. 현재 우리는 연료의 비용의 일부로 고속도로와 유조선 및 고전압 전송 라인을 만드는 비용을 계산하지 않습니다. 사람들은 어떤 문명이 그것의 시민에게 안락을 가져오기 위하여 품을 비용이다 힘의 근원이라고 해도 태양,화석 또는 핵 있으십시오.
질문:지구 온난화와 함께 고려해야 할 핵 또는 태양 에너지의 사용에 대한 다른 환경 문제가 있습니까?
답변:몇 가지 우려가 있습니다.
- 원자력은 열 제거를 필요로한다. 식물의 순수한 효율성은 물/증기 주기를 가진 금지 때문에 30 32%입니다. 이산화탄소와 헬륨을 사용하는 고온 가스 반응기는 이것을 50%까지 끌어 올릴 수 있지만 다른 문제로 인해 눈살을 찌푸리고 있습니다. 어떤 경우에 그 의미는 원자로에 의해 생산 하는 전기의 모든 와트에 대 한 하나 환경에 2 와트를 거부 하는. 전기 그리드의 10%와 총 에너지 생산의 2%에서 핵으로,이것은 용인 할 수 있습니다. 그러나,하나는 훨씬 그 위에 가면 그것은 프랑스에서 일어난 것처럼 우리는 거부 능력이 부족. 발전소 콘덴서에서 다시 흐르는 따뜻한 물은이 열이 거부되는 바다와 강의 생태계에 파괴적입니다. 위의 원자력 발전소의 그림에서,당신이 보는 두 개의 큰 스택은 원자력 발전소가 연기(석탄에 비해)가 없기 때문에 연기 스택이 아닙니다. 그들은 공기에 열 거부를 위해 입니다. 리젝트 열회수를 위한 일부 대규모 신기술이 발명되어 구현되지 않는 한,35 톤짜리 열회수를 필요로 하기 때문에 17.5 톤짜리 원자력을 생산할 수 없습니다. 바다와 강에 따뜻한 물 기생 식물 생활을 향상 하 고 정상적인 해양 생물을 변경 합니다. 그들은 또한 부자연스러운 선택의 결과로 현재 물고기 인구에 유해하다.
- 태양 전지 패널의 생산은 현재 환경 적으로 양성적이지 않다. 현재의 생산 공정은 오염을 일으키는 반도체 제조 기술을 사용합니다. 다시 현재의 작은 수준에서 그것은 문제의 많은 아니지만 17 조원,솔루션은 그 독소를 중화하고 오염을 줄이기 위해 고안 할 필요가있다. 현재 태양 전지 패널 생산 기술은 또한 많은 양의 에너지를 사용하며 이는 지속 가능성을 고려해야 할 요소가 될 수 있습니다.
질문:사막을 태양 생산 농장으로 사용할 때 사막 생태계에 손상을 줄 우려가 있습니까?
답변:이것은 모두의 가장 작은 관심사입니다. 제안 된 프로젝트는 세계의 모든 형태의 에너지 생산을 대체하기 위해 아프리카 사하라 사막의 1.2%만 필요합니다. 즉 세계의 전체 사막 지역에 비해 같은 조금만 부분입니다. 또한 그것은 현재 석탄에 대 한 스트립 광산에서 고통 받는 토지의 광대 한 책자 및 원자력 사고의 경우 가능한 방사성 토지 지역에 대해 아무 말도 하지 산성비에 의해 오염에서 저장할 것 이다. 또한,사하라 사막 생태계는 아마도 패널의 뒷면 아래 그늘에서 더 잘 번성 할 것입니다. 현재 사막의 침식은 아프리카와 중동의 문명 지역에서 공기를 오염시키고 오염시키는 큰 모래 폭풍을 초래합니다. 오후 10 시와 오후 2 시 5 분 오염은 이러한 성장하는 사회의 많은 부분에서 서사시 수준에 있습니다. 태양 농장은 실제로 모래를 안정화시킴으로써 삶에 도움이 될 것입니다. 이 지역의 주민들은 아마도 프로젝트가 더 크고 더 많은 지역을 커버하기를 바랄 것입니다.
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