Lågkol elektricitet måste vara lämplig för service (och kärnkraft är)

Anonim

Att parafrasera George Orwell: "All el skapas lika, men vissa av dess genereringstekniker är mer lika än andra". Det här är en viktig punkt - betonad men överväldigad - i den nya rapporten Australian Energy Technology Assessment (AETA) om nuvarande och framtida kostnader för eloptioner för Australien, som släpptes igår av Bureau of Resources and Energy Economics.

Att bedöma de "planerade" kostnaderna för befintlig energiteknik är redan förvånansvärt svår, med tanke på det antal antaganden som måste göras - kapital och ägares kostnader, finansieringsvillkor och därtill hörande risker, livslängder för anläggningar, bränsleförsörjning, statliga politiska insatser och så vidare på. Det blir ännu mer utmanande när man projicerar framtida kostnadsförändringar, eftersom inlärningskurvor och avvecklade kostnader, upptagningspriser, potentiella bränsle och materialleveransflaskhalsar, utbildning, prisincitament, sociala licenser och andra "kända okända" måste ingå i ekonomisk modellering.

Så AETA-författarna hade en svår uppgift på deras hand. Kanske är den mest omtvistade, men ändå viktiga uppgiften, det relativa marknadsvärdet och rollen för teknik inom ett nationellt elsystem. Med tanke på att man ersätter fossila bränsleförbränningar med alternativ är en avgörande fråga hur effektiv det är i stor skala att tillhandahålla en lämplig ersättning för befintliga kolanläggningar.

I ett nyligen publicerat papper, som jag co-authored med två kollegor i tidskriften Energy, utvärderade vi tekniken mot en rad kriterier som var avsett att bestämma deras lämplighet som ett basiladdningsalternativ. Dessa var:

  • Bevisat: Har tekniken använts i kommersiell skala?

  • Skalbar: Kan tekniken byggas i tillräcklig mängd för att ersätta betydande proportioner av befintliga fossila bränslegeneratorer?

  • Dispatchable: Kan utgången tilldelas av systemoperatören för att möta den förväntade belastningen?

  • Bränsleförsörjning: Är energikällan tillförlitlig och riklig, även när det, som med vissa slags förnybar energi, varierar beroende på väder och tid på dagen?

  • Laddningstillgång: Kan generatorn installeras nära ett lastcenter?

  • Lagring: kräver tekniken ellagring för att kunna leverera en högkapacitetsfaktor?

  • Utsläppsintensitet: Är utsläppsintensiteten hög (> 300 kg CO2e / MWh), måttlig eller låg (<100)?

  • Kapacitetsfaktor: är kapacitetsfaktorn (den faktiska elproduktionen i förhållande till den maximala möjliga effekten vid konstant toppdrift) hög (> 70%), måttlig eller låg (<40%)?

För att en teknik ska kunna betraktas som lämplig för basbelastningsgenerator (dvs. en direkt ersättning för kolkraftverk eller kombinerad gasskraftverk) behöver den vara skalbar, avsändbar utan behov av stor extern lagring och en tillförlitlig bränsleförsörjning, har låg eller måttlig utsläppsintensitet och levererar en högkapacitetsfaktor. Den enda nuvarande tekniken som gör tillräckligt bra för att uppfylla dessa kriterier är kärnkraft och solvärme med termisk lagring och / eller hybridgas. Kol och gas med kolavskiljning och ingenjörsutvärme kan också kvalificera men är bara på pilotfabrikens utvecklingsstadium.

För närvarande är användningen av elförsörjning i elförsörjning otroligt dyr i de flesta nät. Som Tony Owen har påpekat finns det stora ekonomiska problem när det gäller att utnyttja stora lagrings- och nyskapande tekniker, som beror på de höga kapitalkostnaderna och komplexiteten i verksamheten på de liberaliserade energimarknaderna.

Entusiastiska anhängare av olika förnybara energitekniker har länge hävdat att alla eller de flesta av världens elbehov kunde mötas med förnybar energi. Men vad AETA-studien och en stor grupp av auktoritativt internationellt arbete från Internationella energimyndigheten, mellanstatliga panelet om klimatförändringar (Working Group III) och andra har visat är att de berörda kostnaderna är höga och därmed ett beroende av framtida stora framsteg på den främre för att vara konkurrenskraftig mot andra låga utsläpp är alternativet alltför spekulativt och riskabelt att utgöra en fokuserad del av framtida energiplan.

Prognoserna i AETA-rapporten för 2020, med antagande av ett stigande kolpris, verkar därför ganska attraktiva för vindkraft på land ($ 90 / MWh), med längre tidsramar som minskar kostnaderna för solcellsvoltaiska dubbla axelspårningssystem och olika solvärme system med värmelagring (från ett genomsnittligt pris på $ 366 / MWh under 2012 till en prognoskostnad på cirka 180 dollar / MWh år 2030). Ändå kommer det att vara de "maskerade kostnaderna" för massiv energilagring (t.ex. gigawatt- eller terawatt-timmar med pumpade hydro- eller flödesbatterier) eller annars omfattande beroende av det koldioxidintensiva alternativet med öppen gasbaserad backup - kritisk för se till att elförsörjningen alltid uppfyller efterfrågan på nätet - det är det som är mest viktigt för Australiens framtida decarboniseringsplaner.

Sådana kostnader återspeglas inte korrekt i AETA-numren på planerade elkostnader (LCOE), som de förklarar i avsnittet om gränsar på sidan 24-25 i rapporten. Det beror på att det inte går att jämföra äpplen och apelsiner jämförelserna, det beror i stor utsträckning på bristen på verkliga erfarenheter av nationella elnät med högt penetrerande icke-hydroförnybara energikällor (de existerar inte, så vi saknar en referensmodell ). Nedan citerar jag ett viktigt AETA-uttalande som alla behöver förstå:

Projektiv LCOE ger inte nödvändigtvis en tillförlitlig indikator på det relativa marknadsvärdet för produktionsteknologier på grund av skillnader i teknikens roll på en grossistmarknad för el. Värdet på variabel (eller intermittent) kraftverk (som vind och sol) beror på i vilken utsträckning sådana växter producerar el under toppperioder och vilken effekt dessa anläggningar har på elsäkerhetens tillförlitlighet. Till skillnad från avsedda kraftverk (som kol, naturgas, biomassa och vattenkraft) - som är beroende av någon form av lagrad energi (t.ex. bränsle, vattenförvaring) - vind- och solkraftverk omfattar inte typiskt energilagring.

För att tillgodose plötsliga, oförutsägbara förändringar i effekten av rörliga kraftverk, är det nödvändigt att använda responsiva, avsändbara kraftverk (t.ex. hydrokraftiga gasturbiner) i en back-up roll för att upprätthålla elens övergripande tillförlitlighet systemet. Som ett resultat är LCOE genom teknik inte den enda faktorn som beaktas när man bestämmer vilken typ av elproduktionsanläggning som ska byggas.

Detta är en viktig orsak att inte ignorera kärnklyvning. Unikt (för närvarande) är det ett beprövat "low-carbon" plug-in-alternativ för kol som är kommersiellt tillgängligt, som används i stor utsträckning i vissa länder (t.ex. Frankrike, USA, Sydkorea), och är mycket skalbar, och dess tekniska och operativa erfarenhet har utvecklats kraftigt under de senaste 50 åren. Det har otvivelaktigt sina egna problem, men det gör också alla våra andra elalternativ. Att omarbeta Milton Friedmans populära aforism "Det finns ingen sådan sak som en (n elektrisk) fri lunch". Jag skulle faktiskt vilja hävda att de viktigaste begränsningarna för kärnklyvning inte är tekniska, ekonomiska eller bränslerelaterade (som AETA-betänkandet påpekar) men i stället är kopplad till komplexa frågor om samhällelig acceptans, finanspolitisk och politisk tröghet och otillräcklig kritisk utvärdering av de verkliga begränsningarna för koldioxidutsläpp.

Vi behöver ta ett rationellt och holistiskt perspektiv på energikällor med låga koldioxidutsläpp. Som vi vet från de dagliga konsumentfrågorna att även om låga priser är viktiga beaktar en produkt inte "värde för pengarna", såvida det inte kan leverera den avsedda servicen på ett adekvat sätt. Olika eltekniker kommer att spela olika nischroller på framtida marknader, och förnybara energikällor är uppenbarligen viktiga för Australien. Men för det tunglyftande arbetet med att leverera riklig koldioxidkraft till den ständiga basbelastningsmarknaden - för att förskjuta kol från vårt nät - kan vi helt enkelt inte ignorera kärnkraften.

Kommentarer välkommen nedan.