Monday, 27 November 2017

Case study: Nuclear power is key part of the green energy mix, say experts

In the wake of the most recent United Nations Climate Change conference (COP 23), the general excitement over the Paris Climate Change Agreement of 2015 is giving way to the practical considerations of how individual countries and the world as a whole are going to tackle the transitioning to a low-carbon economy while meeting their growing energy demands. The obvious fact is that drastic adjustments are required to the energy mix that will form the basis of the future economy that does not depend on hydrocarbons for normal operation. The key question that is just what that energy mix is going to be that could sustainable provide for humanity’s energy needs while also preserving the environment.

While renewables are generally regarded as the solution, the definition of what does and what does not qualify as renewable energy, tends to focus on sources such as wind, solar, biomass hydro power sources while neglecting or downplaying the role of nuclear power. Many experts believe this line of thinking is both unfair and detrimental to the effort of transitioning to a low-carbon economy and combating climate change, in which nuclear power and other renewables should be teaming up rather than competing.

Professor Yasin Ibrahim, Former Chairman of Nuclear Power Plants Authority, reflects, Egyptians have many questions and rumors and sometimes misconceptions, whether intentionally or unintentionally about the harmful and enormous danger of using nuclear energy. They also know that Egypt enjoys enormous solar energy resources and has huge capabilities for wind energy. But those who promote these concepts have neglected the rest of the truth related to the characteristics of electricity consumption and the need for sustainable electricity.

The capacity of electricity source should be more than 50% of the maximum loads which isn’t supported by renewable energy. On the other hand, the continuity of the wind throughout the day and even throughout the year or tens of years is inconsistent, and there are periods of stillness. What is the alternative of these sources? There is no conflict between different energy sources but there must be integration. We can achieve maximum benefits from energy mix at appropriate cost. There is an urgent need to clarify these facts with complete transparency and without conflict and the need for a clear and wise media discourse.

And actual data speaks quite clearly for nuclear power being an essential part of the global energy mix that can sustain and support humanity’s growing electricity demands without reliance on hydrocarbons. In a scientific paper Burden of Proof, a group of Australian researchers led by Ben Heard, Executive Director of climate change think tank Bright New World, examine 28 different global energy consumption scenarios and how renewables such as wind and solar perform in terms of supplying power under these scenarios. Notably, of the 28 scenarios analysed in the report, only two simulated power supply to periods of under 1 hour – that is, the baseload power supply that is critical to the functioning of any economy, and even those did not take into account the exponentially growing demand for electricity worldwide. The conclusion of the report was unequivocal – renewables, at least for the observable future, are even theoretically unable to form the basis of any country’s energy mix.

This leaves nuclear power, which is uniquely capable of producing clean energy in a stable and reliable manner regardless of the weather and other external conditions, as the only viable alternative to hydrocarbons in supplying baseload power for humankind’s needs. This conclusion is borne out by the realities that the world’s countries are increasingly coming to face, In the UK, the country’s electricity network operator, National Grid, has estimated that, in to meet the 2°C target set by the Paris Climate Change Agreement, the UK needs to build 14.5 GWe of new nuclear capacity by 2035, this being the only scenario where the carbon reduction goals are met. Then there is the case of Germany, whose rejection of nuclear power as part of theEnergiewende policy has already cost the German economy and taxpayers more than USD 200 bn in subsidies for renewables, doubling the electricity tariffs, while failing to reduce the country’s emissions.

As Dr. Mohamed Mounir Megahed, Independent Technical Consultant, Nuclear Energy Applications, notes, ‘Renewable energy resources can play an important role in the energy mix of any country and can reduce the adverse environmental impacts of fossil fuels (oil, natural gas, coal), but they are not a reliable alternatives for these sources of energy or even for nuclear energy that provides electricity 24/7. In addition, there are several problems related to the use of renewable sources of energy, including problems related to the nature of the source itself, and technological problems related to the development of various technological options, and economic problems related to the cost of different renewable energy systems. As a result, the alternative to nuclear energy is not renewable energy but fossil fuels (coal) and this is what happened in Germany, instead of reducing carbon emissions after these policies, they are steadily increasing. Not only that, but wind and solar have proved to be prone to catastrophic failures at times when the demand for electricity is highest. This January, for instance, heavy clouds and fog meant that Germany’s wind and solar power generation ground to a complete halt. Again, the deficit had to be made up through increased use of coal and gas – and nuclear, as the remaining operational NPPs were generating power at full capacity to keep the country’s economy running.

In a reasonable approach to a sustainable energy economy, however, such tradeoffs would be both self-defeating and unnecessary. Rather than pitting nuclear power against renewables, the world’s countries will benefit greatly by accepting nuclear as an integral part to form the basis of a low-carbon economy of the future, and learning to use it in combination with other renewables to create a truly sustainable energy mix. As Dr. Mohamed El Sobki, professor at the Engineering Faculty, Cairo University, notes, ‘the importance of creating the ideal energy mix from different resources, if only sustainability and availability are valid. The objective is not diversification itself, but the sustainability of the resource is what matters most.

دراسة علمية: الطاقة النووية مكون رئيسي من مزيج الطاقة الصديق للبيئة

بعد انعقاد مؤتمر الأمم المتحدة للتغير المناخي (COP23) وتوقيع قادة العالم على اتفاقية باريس للتغير المُناخي عام 2015، انصب تركيز الدول على مناقشة التفاصيل والاجراءات العملية لتنفيذ بنود هذه الاتفاقية في كل دولة على حِدة، مع قيام دول العالم مُجتمِعة بمناقشة الموضوعات المرتبطة بالتحول إلى الاقتصاد منخفض الكربون والسعي لتلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة في الوقت نفسه. وهناك حقيقة واضحة تؤكدها هذه الاتفاقية العالمية تتمثل في ضرورة  التوصل لمزيج من الطاقة يلائم التعديلات الجديدة في شكل الإنتاج والاقتصاد، بحيث يُشكّل هذا المزيج أساساً متيناً لاقتصاد المستقبل، شريطة ألا يعتمد على البترول والغاز الطبيعي في عمليات التشغيل المعتادة. ويبرز هنا سؤال منطقي عن ماهية مزيج الطاقة الجديد الذي يجب أن يتسم بالاستدامة في توفير احتياجات البشر المتزايدة من الطاقة، مع الحفاظ على البيئة في نفس الوقت.    
وبينما تبدو مصادر الطاقة المتجددة بديلاً طبيعياً للوقود الهيدروكربوني، إلا أنّ معظم تعريفات مصادر الطاقة التي يمكن أن نطلق عليها متجددة تركز على كل من طاقة الرياح والطاقة الشمسية والوقود الحيوي والطاقة المائية باعتبارها مصادر الطاقة المتجددة الوحيدة، بينما تُهمل هذه التعريفات أو تقلل من شأن الطاقة النووية كمصدر خامس ورئيسي ضمن مزيج الطاقة المستقبلي. ويرى معظم خبراء الطاقة أنّ هذه النظرة للطاقة النووية هي نظرة غير عادلة ومضرة بالجهود الرامية للتحول إلى الاقتصاد منخفض الكربون ومكافحة التغير المناخي. إنّ تحقيق هذين الهدفين الحيويين يجعل من الضروري أن تتكامل الطاقة النووية مع باقي مصادر الطاقة المتجددة، بدلاً من أن يتنافسوا معاً.        
وفي هذا الإطار يقول الأستاذ الدكتور/ ياسين إبراهيم، الرئيس الأسبق لهيئة المحطات النووية في مصر بأنّ هناك العديد من  التساؤلات والأقاويل والأفكار المغلوطة التي تثار في الشارع المصري بقصد أو بدون قصد حول الأضرار والمخاطر الهائلة لاستخدام الطاقة النووية. وتزداد حدة هذه الادعاءات مع علم المصريين بأنّ مصر تمتلك مقومات الطاقة المتجددة خاصة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. ولكن المُروّجين لتلك المقولات سكتوا عن باقي الحقيقة المرتبطة بخصائص الاستهلاك الكهربي والحاجة الي توافر مصدر كهربي مستدام علي مدار الساعة، بحيث تزيد قيمته عن 50% من قيمة الأحمال القصوى، وهو ما لا يتوافر في مصادر الطاقات المتجددة. إنّ استمرارية الرياح على مدار اليوم وحتى على مدار السنة او عشرات السنوات ليست منتظمة، وهناك فترات سكون. فما هو البديل لتلك المصادر؟ ليس هناك تعارض أو تنافس بين مصادر الطاقة المختلفة ولكن هناك تكامل. ونستطيع تحقيق الاستفادة القصوى من مزيج الطاقة بالتكلفة الاقتصادية المناسبة، ولكن هناك حاجة ماسة لتوضيح ونشر تلك الحقائق بشفافية تامة ودون صراع وهو ما يؤكد الحاجة إلي خطاب إعلامي عاقل وواعي.
وتؤكد البيانات والدراسات الفعلية حقيقة هامة، وهي أنّ الطاقة النووية يجب أن تكون جزءا رئيسياً من مزيج الطاقة في المستقبل، حيث أنها تستطيع تأمين احتياجات البشر المتزايدة من الطاقة الكهربائية دون الاعتماد على الوقود الهيدروكربوني (البترول والغاز الطبيعي). ففي الورقة العلمية Burden of Proof التي أعدتها مجموعة من الباحثين الأستراليين تحت قيادة الخبير العالمي/بن هيرد-المدير التنفيذي لمركز أبحاث Bright New World المتخصص في دراسات التغير المناخي، تم رصد 28 سيناريو عالمي مختلف لاستهلاك الطاقة في المستقبل، مع تحديد مستويات أداء بدائل الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية في توفير الطاقة طبقاً لكل سيناريو من هذه السيناريوهات.

وقد أسفرت هذه الدراسة العالمية عن نتائج مثيرة، حيث أشارت أنّه في ظل السيناريوهات الـ 28 التي تم تحليلها، تم رصد نموذجين فقط تمكنت خلالهما الطاقة المتجددة من توفير الحمل الأساسي لفترة لم تتجاوز ساعة. والمقصود هنا بالحمل الأساسي هو الطاقة الحرجة المطلوبة لتشغيل أي نظام اقتصادي. تجدر الإشارة أنّ النموذجين المشار إليهما لم يأخذا في الاعتبار الطلب المتزايد على الطاقة الكهربائية على مستوى العالم. إنّ خلاصة هذا التقرير العالمي الهام تشير إلى أنّ مصادر الطاقة المتجددة-على الأقل في المستقبل المنظور- غير قادرة حتى على المستوى النظري من أن تصبح أساساً لمزيج الطاقة في أي اقتصاد.

وهنا لم يتبقى لنا سوى الطاقة النووية، والتي تظل قادرة على إنتاج كهرباء نظيفة ومستقرة ويمكن الاعتماد عليها بغض النظر عن ظروف الطقس أو أي ظروف خارجية متطرفة، وهو ما يجعل منها البديل الوحيد الهام والمُجدي اقتصادياً للوقود الهيدروكربوني في توفير الحمل الأساسي من الطاقة لتلبية احتياجات البشرية مستقبلاً. ففي المملكة المتحدة، أشارت تقديراتNational Grid، الشبكة الرئيسية للكهرباء في البلاد، أنّه لكي تحقق البلاد هدف الـ 2 درجة مئوية الذي حددته اتفاقية باريس للتغير المناخي، يجب على المملكة المتحدة إضافة 14.5 جيجاوات من الكهرباء عن طريق إقامة محطات جديدة للطاقة النووية في البلاد بحلول عام 2035، ليصبح هذا السيناريو هو السيناريو الوحيد المتاح لتحقيق هدف خفض الانبعاثات الكربونية.                   

وهناك حالة أخرى يمكن الإشارة إليها في ألمانيا. فنتيجة لرفض البلاد للطاقة النووية كجزء من سياسة Energiewende، كلف هذا القرار الاقتصاد الألماني ودافعي الضرائب أكثر من 200 مليار دولار أمريكي ذهبت في دعم مصادر الطاقة المتجددة.  ومع كل ذلك، تمت مضاعفة أسعار فواتير الكهرباء، وفشلت ألمانيا في تقليل الانبعاثات الكربونية. وفي هذا الإطار، يقول الدكتور/محمد منير مجاهد، المستشار الفني المستقل لتطبيقات الطاقة النووية: "يمكن لمصادر الطاقة المتجددة لعب دور هام في مزيج الطاقة بأي دولة من الدول، بل ويمكنها تقليل الانبعاثات الكربونية الضارة على البيئة والناتجة عن الوقود الهيدروكربوني (البترول والغاز الطبيعي والفحم)، ولكنها مع ذلك لا تُعد مصادر يمكن الاعتماد عليها بدلاً من الوقود الهيدروكربوني أو الطاقة النووية، وهي المصادر التي توفر الطاقة الكهربائية على مدار اليوم دون انقطاع. بالإضافة لذلك، هناك العديد من المشكلات المرتبطة باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، منها مشكلات مرتبطة بطبيعة المصدر نفسه، ومشكلات مرتبطة بالحلول التكنولوجية، ومشكلات اقتصادية مرتبطة بتكاليف نظم الطاقة المتجددة. ونتيجة لذلك، يصبح البديل للطاقة النووية ليس بديلاً متجدداً، ولكنه عودة للوقود الهيدروكربوني المتمثل في الفحم، وهو ما حدث في ألمانيا بالتحديد، فبدلاً من تقليل الانبعاثات الكربونية بعد تطبيق هذه الحزمة من السياسات الجديدة، فإنّ الانبعاثات الكربونية مازالت آخذة في الازدياد"    

ليس هذا فقط، ولكن أثبتت التجارب العملية أنّ الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لا تتمكن من الصمود أمام الكوارث المؤدية لسقوط شبكة الكهرباء عند بلوغ الطلب ذروته. ففي يناير الماضي على سبيل المثال، أدت السحب الكثيفة والضباب لتوقف محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في ألمانيا بشكل تام. ولتعويض هذا الفاقد في توليد الطاقة، تم زيادة استخدام الفحم والغاز الطبيعي والطاقة النووية، حيث واصلت المحطات النووية المتبقية في البلاد عملها بكامل طاقتها للمحافظة على استمرار تشغيل المنشآت الاقتصادية في ألمانيا.    

وبالنظر لاقتصاديات الطاقة المستدامة، نجد أنّ هذه العملية من المبادلات بين مصادر الطاقة المختلفة هو أمر غير ضروري ومحبط. فبدلاً من المقارنة والتنافس بين الطاقة النووية ومصادر الطاقة المتجددة، يمكن لدول العالم الاستفادة بشكل كبير من الطاقة النووية وقبولها كجزء رئيسي لمزيج الطاقة والقاعدة الأساسية للاقتصاد منخفض الكربون في المستقبل، مع استخدام الطاقة النووية ومصادر الطاقة المتجددة لإيجاد مزيج طاقة يتسم بالاستدامة الفعلية. ويشدد الأستاذ الدكتور محمد السبكي، أستاذ هندسة تخطيط الطاقة بكلية الهندسة جامعة القاهرة على أهمية ايجاد مزيج الطاقة المثالي من مصادر متعددة، إذ1كنا نبحث عن الاستدامة والاتاحة. إنّ الهدف ليس التنويع في حد ذاته ولكن استدامة مصادر الطاقة هو أهم ما يعنينا في تلك المعادلة.