Термодинамички ограничувања

Процесот на нуклеарна енергија вклучува неповратна трансформација на ограничени и висококвалитетни извори на енергија – првенствено ураниум – во форми на енергија со понизок квалитет, главно во вид на отпадна топлина. Оваа преобразба е проследена со значително зголемување на ентропијата во системот, што според вториот закон на термодинамиката, укажува на неизбежна загуба на дел од енергијата во форма што повеќе не може да се искористи.

Дополнително, процесот создава долгорочен радиоактивен отпад кој бара постојано и безбедно управување, чие траење и сложеност ја надминуваат работната експлоатација на електраната. Со оглед на тоа што нуклеарната енергија се потпира на исцрпливи ресурси, нејзиниот капацитет за бесконечна репродукција е ограничен. Затоа, од аспект на фундаменталните термодинамички принципи, нуклеарната енергија не може да се класифицира како навистина обновлива или трајно одржлива.

Индикаторот EROEI

Показателот EROEI (Energy Returned on Energy Invested, односно енергија вратена во однос на вложена енергија) служи како клучен инструмент за процена на енергетската ефикасност на различни извори. Тој претставува однос помеѓу количината на добиена корисна енергија и количината на енергија што е потребна за да се добие таа енергија, вклучувајќи го целиот животен циклус на технологијата.

Кај нуклеарната енергија, вредноста на EROEI обично се движи помеѓу 5:1 и 15:1, при што повеќето современи анализи наведуваат просечна вредност од околу 10:1. Иако оваа бројка е повисока од онаа на некои фосилни горива – како што е нафтата од шкрилци (околу 3–5:1) – таа сепак е значително пониска во споредба со некои обновливи извори на енергија. На пример, ветерната енергија може да има EROEI од 20–50:1, додека хидроенергијата може да достигне дури 80–100:1.

Животен циклус и енергетски трошоци

Умерениот EROEI кај нуклеарната енергија се должи на високите енергетски трошоци во текот на целиот животен циклус на нуклеарната електрана. Овие трошоци ги опфаќаат:

• експлоатацијата и преработката на ураниум;
• збогатувањето на горивото;
• изградбата и инсталацијата на реакторот;
• оперативното одржување и управување со безбедноста;
• долгорочното складирање и мониторинг на радиоактивниот отпад;
• процесот на декомисионирање (деактивирање и демонтажа) на електраната.

Сите овие компоненти значително влијаат врз енергетската ефикасност и ја ограничуваат можноста нуклеарната енергија да се смета за долгорочно одржливо решение.

Заклучок

И покрај тоа што нуклеарната енергија претставува нискојаглеродна алтернатива на фосилните горива, нејзината одржливост е ограничена и спорна кога се разгледува преку термодинамичките принципи и преку критериумот на EROEI.

Високите енергетски трошоци, сложеното управување со отпадот, како и зависноста од исцрпливи ресурси, ја ставаат под сомнеж нејзината улога како трајно решение во енергетската транзиција.

Референции:
• Hall, C. A. S., Balogh, S., & Murphy, D. J. R. (2009). What is the minimum EROI that a sustainable society must have? Energies, 2(1), 25–47. https://doi.org/10.3390/en20100025
• Weißbach, D., et al. (2013). Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating power plants. Energy, 52, 210–221. https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.01.029
• Cleveland, C. J. (2005). Net energy from the extraction of oil and gas in the United States. Energy, 30(5), 769–782.
• Lenzen, M. (2008). Life cycle energy and greenhouse gas emissions of nuclear energy: A review. Energy Conversion and Management, 49(, 2178–2199.
• Prieto, P. A., & Hall, C. A. S. (2013). Spain’s Photovoltaic Revolution: The Energy Return on Investment. Springer.
doi.org
• Cleveland, C.J. Energy Return on Investment (EROI). Encyclopedia of the Earth. 2008. http://www.eoearth.org/article/Energy_return_on_investment_(EROI).
www.eoearth.org