Cwantwmrun

CREDYD DELWEDD: Cwantwmrun

Ynni adnewyddadwy yn erbyn y cardiau gwyllt ynni thoriwm ac ymasiad: Dyfodol Ynni P5

David Tal, Cyhoeddwr, Dyfodolwr
@DavidTalWrites
LinkedIn

Dydd Mawrth, 09/15/2020 - 10:23

Yn union fel nad yw solar yn cynhyrchu ynni 24/7, nid yw ychwaith yn gweithio'n rhy dda mewn rhai mannau yn y byd o'i gymharu ag eraill. Credwch fi, yn dod o Ganada, mae rhai misoedd lle mai prin y gwelwch yr haul. Mae'n debygol o fod yn waeth o lawer yn y gwledydd Nordig a Rwsia - efallai bod hynny hefyd yn esbonio'r swm sylweddol o fetel trwm a fodca sy'n cael ei fwynhau yno.

Ond fel y crybwyllwyd yn y rhan flaenorol o'r gyfres Future of Energy hon, nid pŵer solar yw'r unig gêm adnewyddadwy yn y dref. Mewn gwirionedd, mae yna amrywiaeth o opsiynau ynni adnewyddadwy y mae eu technoleg yn datblygu yr un mor gyflym â solar, ac y mae eu costau a'u hallbwn trydan (mewn rhai achosion) yn curo solar.

Ar yr ochr fflip, rydyn ni hefyd yn mynd i siarad am yr hyn rydw i'n hoffi ei alw'n “wildcard renewables.” Mae'r rhain yn ffynonellau ynni newydd a hynod bwerus sy'n cynhyrchu dim allyriadau carbon, ond nad yw eu costau eilaidd ar yr amgylchedd a chymdeithas wedi'u hastudio eto (a gallant fod yn niweidiol).

At ei gilydd, y pwynt y byddwn yn ei archwilio yma yw, er y bydd solar yn dod yn brif ffynhonnell ynni erbyn canol y ganrif, bydd y dyfodol hefyd yn cynnwys coctel ynni o ynni adnewyddadwy a chardiau gwyllt. Felly gadewch i ni ddechrau gyda'r adnewyddadwy hynny NIMBYs o amgylch y byd casineb ag angerdd.

Ynni gwynt, yr hyn nad oedd Don Quixote yn ei wybod

Pan fydd pundits yn siarad am ynni adnewyddadwy, mae'r rhan fwyaf o lwmp mewn ffermydd gwynt ochr yn ochr â solar. Y rheswm? Wel, ymhlith yr holl ynni adnewyddadwy ar y farchnad, melinau gwynt enfawr yw'r rhai mwyaf gweladwy - maen nhw'n sefyll allan fel bodiau poenus ar hyd caeau ffermwyr a golygfeydd ynysig (a heb fod mor ynysig) ar lan y môr mewn sawl rhan o'r byd.

Ond tra a etholaeth leisiol yn eu casáu, mewn rhai rhannau o'r byd, maent yn chwyldroi'r cymysgedd ynni. Mae hynny oherwydd tra bod rhai gwledydd wedi'u bendithio â haul, mae gan eraill wynt a llawer ohono. Beth oedd unwaith yn ymbarél-dinistrio, ffenestri-caeadau, a gwallt-difetha annifyrrwch wedi cael ei drin (yn enwedig dros y pump i saith mlynedd diwethaf) yn bwerdy cynhyrchu ynni adnewyddadwy.

Cymerwch y gwledydd Nordig, er enghraifft. Mae ynni gwynt wedi bod yn tyfu mor gyflym yn y Ffindir a Denmarc fel eu bod yn bwyta maint elw eu gweithfeydd pŵer glo. Mae’r rhain yn weithfeydd pŵer glo, gyda llaw, oedd i fod i amddiffyn y gwledydd hyn rhag ynni adnewyddadwy “annibynadwy”. Nawr, mae Denmarc a'r Ffindir yn bwriadu atal y gweithfeydd pŵer hyn, 2,000 megawat o ynni budr, allan o'r system gan 2030.

Ond nid dyna'r holl bobl! Mae Denmarc wedi mynd mor gangbusters ar ynni gwynt eu bod yn bwriadu dirwyn i ben glo yn gyfan gwbl erbyn 2030 a thrawsnewid eu heconomi gyfan i ynni adnewyddadwy (yn bennaf o wynt) gan 2050. Yn y cyfamser, mae dyluniadau melinau gwynt newydd (ex. un, 2) yn dod allan drwy’r amser a allai chwyldroi’r diwydiant ac o bosibl wneud ynni gwynt mor ddeniadol i wledydd sy’n gyfoethog yn yr haul ag ydyw i wledydd sy’n gyfoethog mewn gwynt.

Ffermio'r tonnau

Yn gysylltiedig â melinau gwynt, ond wedi'u claddu'n ddwfn o dan y môr, yw'r trydydd math mwyaf hyped o ynni adnewyddadwy: llanw. Mae melinau llanw yn edrych yn debyg i felinau gwynt, ond yn lle casglu ynni o'r gwynt, maen nhw'n casglu eu hynni o lanw'r môr.

Nid yw ffermydd llanw bron mor boblogaidd, ac nid ydynt ychwaith yn denu cymaint o fuddsoddiad, fel solar a gwynt. Am y rheswm hwnnw, ni fydd llanw byth yn chwarae rhan fawr yn y cymysgedd adnewyddadwy y tu allan i ychydig o wledydd, fel y DU. Mae hynny'n drueni oherwydd, yn ôl Panel Rhagolwg Morol y DU, pe baem yn dal dim ond 0.1 y cant o ynni llanw cinetig y Ddaear, byddai'n ddigon i bweru'r byd.

Mae gan ynni llanw hefyd rai manteision unigryw dros solar a gwynt. Er enghraifft, yn wahanol i solar a gwynt, mae llanw yn rhedeg 24/7 mewn gwirionedd. Mae'r llanw bron yn gyson, felly rydych chi bob amser yn gwybod faint o bŵer y byddwch chi'n ei gynhyrchu yn ystod unrhyw ddiwrnod penodol - gwych ar gyfer rhagweladwyedd a chynllunio. Ac yn bwysicaf oll i'r NIMBYs sydd allan yna, gan fod ffermydd llanw yn eistedd ar waelod y cefnfor, maent i bob pwrpas o'r golwg, allan o feddwl.

Ynni adnewyddadwy hen ysgol: hydro a geothermol

Efallai eich bod yn meddwl ei bod yn rhyfedd, wrth sôn am ynni adnewyddadwy, nad ydym yn rhoi llawer o amser ar yr awyr i rai o'r mathau hynaf a mwyaf cyffredin o ynni adnewyddadwy a fabwysiadwyd: ynni dŵr a geothermol. Wel, mae rheswm da am hynny: Bydd newid yn yr hinsawdd yn erydu allbwn pŵer hydro yn fuan, tra bydd geothermol yn tyfu'n llai darbodus o'i gymharu â solar a gwynt. Ond gadewch i ni gloddio ychydig yn ddyfnach.

Mae'r rhan fwyaf o argaeau trydan dŵr y byd yn cael eu bwydo gan afonydd a llynnoedd mawr sy'n cael eu bwydo eu hunain gan rewlifoedd yn toddi'n dymhorol o fynyddoedd cyfagos ac, i raddau llai, dŵr daear o ranbarthau glawog sy'n uchel uwchben lefel y môr. Dros y degawdau nesaf, bydd newid yn yr hinsawdd yn lleihau (toddi neu sychu) faint o ddŵr a ddaw o'r ddwy ffynhonnell ddŵr hyn.

Mae enghraifft o hyn i'w gweld ym Mrasil, gwlad ag un o'r cymysgeddau ynni gwyrddaf yn y byd, sy'n cynhyrchu dros 75 y cant o'i hynni o bŵer trydan dŵr. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae llai o law a sychder cynyddol wedi achosi aflonyddwch pŵer rheolaidd (brownouts a llewyg) trwy gydol y rhan fwyaf o'r flwyddyn. Bydd gwendidau ynni o'r fath yn dod yn llawer mwy cyffredin gyda phob degawd sy'n mynd heibio, gan orfodi gwledydd sy'n dibynnu ar ynni dŵr i fuddsoddi eu doleri adnewyddadwy mewn mannau eraill.

Yn y cyfamser, mae'r cysyniad o geothermol yn ddigon sylfaenol: o dan ddyfnder penodol, mae'r Ddaear bob amser yn boeth; drilio twll dwfn, gollwng rhywfaint o bibellau, arllwys dŵr i mewn, casglu'r stêm poeth sy'n codi, a defnyddio'r stêm honno i bweru tyrbin a chynhyrchu ynni.

Mewn rhai gwledydd fel Gwlad yr Iâ, lle maen nhw'n “fendigedig” gyda nifer fawr o losgfynyddoedd, mae geothermol yn gynhyrchydd enfawr o ynni rhydd a gwyrdd - mae'n cynhyrchu bron i 30 y cant o bŵer Gwlad yr Iâ. Ac mewn ardaloedd dethol o'r byd sydd â nodweddion tectonig tebyg, mae'n ffurf gwerth chweil ar ynni i fuddsoddi ynddo. Ond yn bennaf ym mhobman arall, mae planhigion geothermol yn ddrud i'w hadeiladu a gyda solar a gwynt yn gostwng mewn pris bob blwyddyn, ni fydd geothermol yn gwneud hynny. gallu cystadlu yn y rhan fwyaf o wledydd.

Y cerdyn gwyllt adnewyddadwy

Mae gwrthwynebwyr ynni adnewyddadwy yn aml yn dweud, oherwydd eu hannibynadwyedd, bod angen inni fuddsoddi mewn ffynonellau ynni mawr, sefydledig a budr—fel glo, olew, a nwy naturiol hylifedig—i ddarparu symiau cyson o ynni i ddiwallu ein hanghenion. Cyfeirir at y ffynonellau ynni hyn fel ffynonellau pŵer “llwyth sylfaenol” oherwydd eu bod yn draddodiadol wedi gwasanaethu fel asgwrn cefn ein system ynni. Ond mewn rhai rhannau o'r byd, yn enwedig gwledydd fel Ffrainc, niwclear fu'r ffynhonnell pŵer llwyth sylfaen o ddewis.

Mae niwclear wedi bod yn rhan o gymysgedd ynni'r byd ers diwedd yr Ail Ryfel Byd. Er ei fod yn dechnegol yn cynhyrchu swm sylweddol o ynni di-garbon, mae'r sgîl-effeithiau o ran gwastraff gwenwynig, damweiniau niwclear, ac amlhau arfau niwclear wedi gwneud buddsoddiadau modern mewn niwclear nesaf at amhosibl.

Wedi dweud hynny, nid niwclear yw'r unig gêm yn y dref. Mae dau fath newydd o ffynonellau pŵer anadnewyddadwy sy'n werth siarad amdanynt: ynni Thorium a Fusion. Meddyliwch am y rhain fel ynni niwclear cenhedlaeth nesaf, ond yn lanach, yn fwy diogel ac yn llawer mwy pwerus.

Thorium ac ymasiad rownd y gornel?

Mae adweithyddion Thoriwm yn rhedeg ar thoriwm nitrad, adnodd sydd bedair gwaith yn fwy helaeth nag wraniwm. Maent hefyd yn cynhyrchu llawer mwy o ynni nag adweithyddion sy'n cael eu pweru gan wraniwm, yn cynhyrchu llai o wastraff, ni ellir eu troi'n fomiau gradd arfau, ac maent bron yn gallu gwrthsefyll toddi. (Gwyliwch esboniad pum munud o adweithyddion Thorium yma.)

Yn y cyfamser, mae adweithyddion ymasiad yn rhedeg yn y bôn ar ddŵr môr - neu i fod yn fanwl gywir, cyfuniad o'r isotopau hydrogen tritiwm a deuteriwm. Lle mae adweithyddion niwclear yn cynhyrchu trydan trwy hollti atomau, mae adweithyddion ymasiad yn tynnu tudalen allan o lyfr chwarae ein haul ac yn ceisio asio atomau gyda'i gilydd. (Gwyliwch esboniad wyth munud o adweithyddion ymasiad yma.)

Roedd y ddwy dechnoleg cynhyrchu ynni hyn i fod i ddod ar y farchnad erbyn diwedd y 2040au—yn llawer rhy hwyr i wneud gwahaniaeth gwirioneddol ym marchnadoedd ynni'r byd, heb sôn am ein brwydr yn erbyn newid yn yr hinsawdd. Diolch byth, efallai na fydd hynny'n wir am gyfnod rhy hir.

Mae'r dechnoleg o amgylch adweithyddion thoriwm i raddau helaeth eisoes yn bodoli ac yn cael ei gweithredu cael ei ddilyn gan Tsieina. Mewn gwirionedd, cyhoeddwyd eu cynlluniau i adeiladu adweithydd Thorium sy'n gweithredu'n llawn o fewn y 10 mlynedd nesaf (canol y 2020au). Yn y cyfamser, mae pŵer ymasiad wedi'i danariannu'n gronig ers degawdau, ond yn ddiweddar newyddion gan Lockheed Martin yn nodi y gallai adweithydd ymasiad newydd fod ond ddegawd i ffwrdd hefyd.

Os daw’r naill neu’r llall o’r ffynonellau ynni hyn ar-lein o fewn y degawd nesaf, bydd yn anfon tonnau sioc drwy’r marchnadoedd ynni. Mae gan bŵer toriwm ac ymasiad y potensial i gyflwyno llawer iawn o ynni glân i'n grid ynni yn gyflymach nag ynni adnewyddadwy gan na fydd angen iddynt ailweirio'r grid pŵer presennol. A chan fod y rhain yn fathau cyfalaf-ddwys a chanolog o ynni, byddant yn ddeniadol iawn i'r cwmnïau cyfleustodau traddodiadol hynny sy'n ceisio ymladd yn erbyn twf solar.

Ar ddiwedd y dydd, mae'n dipyn o hwyl. Os bydd thoriwm ac ymasiad yn mynd i mewn i'r marchnadoedd masnachol o fewn y 10 mlynedd nesaf, gallent oddiweddyd ynni adnewyddadwy fel dyfodol ynni. Unrhyw hirach na hynny ac ynni adnewyddadwy yn ennill allan. Y naill ffordd neu'r llall, mae ynni rhad a helaeth yn ein dyfodol.

Felly sut olwg sydd ar fyd ag egni diderfyn mewn gwirionedd? Rydym yn olaf yn ateb y cwestiwn hwnnw i mewn rhan chwech o'n cyfres Dyfodol Ynni.