المحتوى
- توليد الكهرباء
- الانبعاثات: الطاقة النووية مقابل قوة الفحم
- الكفاءة والموثوقية
- توافر الموارد
- التكاليف: الطاقة النووية مقابل الوقود الأحفوري
- مستقبل توليد الطاقة
الطاقة النووية تأتي من الطاقة المخزنة في نواة الذرة. يتم إطلاق هذه الطاقة من خلال الانشطار (ذرات الانقسام) أو الاندماج (دمج الذرات لتشكيل ذرة أكبر). الطاقة المنبعثة يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء.
إن الوقود الأحفوري - الذي يشمل الفحم والنفط والغاز الطبيعي - يملأ معظم احتياجات الطاقة في جميع أنحاء العالم. توليد الكهرباء هو أحد الاستخدامات السائدة للوقود الأحفوري. لكن هذا المورد محدود.
توليد الكهرباء
يمكن إطلاق الطاقة النووية عن طريق تقسيم ذرة اليورانيوم. تتكون نواة الذرة من البروتونات والنيوترونات. عندما تنشق النواة ، فإنها تطلق الطاقة في شكل حرارة. كما يتم إطلاق بعض النيوترونات في الانقسام. قد تقسم هذه النيوترونات نوى أخرى ، وتطلق المزيد من الحرارة والنيوترونات. رد فعل السلسلة هذا يسمى الانشطار النووي.
تشكل الوقود الأحفوري من البقايا العضوية لنباتات وحيوانات ما قبل التاريخ. تم تحويل هذه البقايا ، التي عمرها ملايين السنين ، بالحرارة والضغط في قشرة الأرض إلى أنواع وقود تحتوي على الكربون.
كل من محطات الطاقة النووية والوقود الأحفوري تنتج الكهرباء بنفس الطريقة. يتم استخدام الحرارة المتولدة في هذه النباتات لتوليد البخار. يعمل هذا البخار على تشغيل التوربينات التي تعمل على تشغيل مولد يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
الانبعاثات: الطاقة النووية مقابل قوة الفحم
الطاقة النووية أنظف أثناء توليد الكهرباء. يوفر الانشطار النووي الطاقة دون إطلاق غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون.ومع ذلك ، تولد محطات الطاقة النووية نفايات مشعة ، وهو عامل حاسم عند القيام بالوقود الأحفوري لمقارنة تلوث الطاقة النووية.
في مقارنة الطاقة النووية مقابل طاقة الفحم ، فكر في أن احتراق الوقود الأحفوري يطلق ثاني أكسيد الكربون في الجو. في الواقع ، 90 في المئة من انبعاثات الكربون من توليد الكهرباء في الولايات المتحدة تأتي من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. تنبعث منها الملوثات مثل ثاني أكسيد الكبريت والمعادن السامة والزرنيخ والكادميوم والزئبق.
الكفاءة والموثوقية
يزن بيليه الوقود النووي حوالي 0.1 أونصة (6 غرامات). ومع ذلك ، ينتج عن هذا الحبيبة المفردة كمية الطاقة المكافئة لتلك التي يولدها طن من الفحم ، أو 120 غالون من النفط أو 17000 قدم مكعب من الغاز الطبيعي ، مما يجعل الوقود النووي أكثر كفاءة من الوقود الأحفوري.
بالإضافة إلى ذلك ، تعمل محطات الطاقة النووية بشكل أكثر موثوقية من منشآت توليد الطاقة الأخرى. في عام 2017 ، عملت المنشآت النووية بكامل طاقتها بنسبة 92٪ من الوقت. للمقارنة ، ضع في اعتبارك أوقات التشغيل للمصادر الأخرى المولدة للطاقة: مصانع الفحم (54 ٪) ، ومحطات الغاز الطبيعي (55 ٪) ، ومولدات الرياح (37 ٪) ومحطات الطاقة الشمسية (27 ٪).
توافر الموارد
اليورانيوم هو واحد من مصادر الطاقة الأكثر وفرة على الأرض. يمكن إعادة معالجة اليورانيوم واستخدامه مرة أخرى ، وهي واحدة من مزايا الطاقة النووية على الوقود الأحفوري. الوقود الأحفوري ، من ناحية أخرى ، غير قابل للتجديد. كان هناك انخفاض حاد في احتياطي الطاقة بسبب اعتماد الناس على الوقود الأحفوري.
التكاليف: الطاقة النووية مقابل الوقود الأحفوري
التكلفة مهمة عند النظر في إيجابيات وسلبيات الطاقة النووية مقابل الوقود الأحفوري. في حين أن تكاليف التشغيل لمحطات الطاقة النووية تتجاوز تكلفة مصادر الطاقة الأخرى المولدة للكهرباء ، فإن التكلفة الإجمالية أقل من معظمها. يشمل متوسط التكلفة الإجمالية لتوليد الكهرباء التشغيل والصيانة والوقود. يتم الإبلاغ عن التكاليف بالمطاحن لكل كيلو واط / ساعة حيث يساوي طاحونة واحدة 0.001 دولار أو عُشر سنت الولايات المتحدة.
يبلغ متوسط التكاليف الإجمالية للمطاحن لكل كيلووات / ساعة المبلغ عنها لعام 2017 ، من أجل زيادة التكلفة ، 10.29 للطاقة الكهرومائية (بما في ذلك محطات توليد الطاقة الكهرومائية التقليدية وتخزين الضخ) ، 24.38 للطاقة النووية ، 31.76 لتوربينات الغاز والحجم الصغير (تم تحديده كما التوربينات الغازية ، والاحتراق الداخلي ، ومحطات الطاقة الشمسية أو الرياح وطاقة الرياح) و 35.41 لمحطات البخار الأحفوري.
مستقبل توليد الطاقة
تتناقص مصادر الوقود الأحفوري تدريجياً ، مما يؤدي إلى ندرة عالمية محتملة للطاقة. توفر محطات الطاقة النووية بالفعل الطاقة في ثلاثين ولاية. مع اعتماد محطتين جديدتين وحوالي 18 طلبًا لبناء محطات جديدة قيد الدراسة من قبل هيئة التنظيم النووي الأمريكية في عام 2018 ، قد تلبي محطات الطاقة النووية هذه الحاجة إلى الطاقة في الولايات المتحدة.