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先進核能是工業去碳化的關鍵

5 月 1, 2024

先進核能是工業去碳化的關鍵

喬治亞州亞特蘭大市 — 2024年5月1日 — 工業製程 佔總碳排放量的近 30%. 由於啟動成本高昂,這些設施必須全天候仰賴高溫熱能與蒸氣,因此難以實現電氣化。工業製程及資料中心等高耗能應用可善用先進反應爐——而企業、政府及監管機構也開始注意到新型反應爐技術的多功能性與可擴展性。 為探討先進反應爐在工業應用與資料中心脫碳過程中的角色,人類世研究所(Anthropocene Institute)於路透社「小型模塊化反應爐與先進反應爐」論壇中主辦了一場專題座談會,主題為「脫碳難題:以新型核能加速工業能源轉型」。與會講者包括 馬克·W·尼爾森, Radiant Energy Group 董事總經理(主持人);; 艾琳·亨德森, 微軟,核能開發加速部門總監;博士. 亞當·斯坦, ,突破研究所(The Breakthrough Institute)核能創新主任;以及……博士. 威廉·拉貝, ,ARC Clean Technology 總裁兼執行長。.

電網無法跟上步調

尼爾森在討論伊始便指出,近期有兩項新體認:1)人們已意識到電網及其局限性;2)許多產業和應用領域所需的能源並非僅限於電力。 「如果你試圖購買『泰坦尼克號』級別的能源——這種規模的能源我們稍後會提到——你會發現這根本行不通。你找不到可以購買的巨型能源。 你必須自行開發,」他說道。奈爾森談到一個諷刺之處:斯坦擔任加州柏克萊某環保智庫的核能創新總監,而該地依法禁止核能。他詢問斯坦,自從他加入「突破研究所」以來,觀察到哪些變化。 「公眾的認知已發生顯著轉變,特別是年輕一代。而政策也因多種原因發生了實質性的轉變:無論是能源安全還是環境考量,」斯坦表示。.  

大規模的供熱需求

與會專家們討論了深度工業脫碳所需的能源規模。斯坦解釋道:「這相當於 70 座核電廠全年運轉所產生的熱能。能源是以瓦特乘以時間來計算的,因此僅在美國,每年就需約 1,700 太瓦時的熱能。」」尼爾森向比爾·拉貝詢問解決方案。「工業客戶希望在加拿大的廠區、美國的廠區,乃至全球各地的廠區都能獲得相同的解決方案,」拉貝表示。「他們尋求的是一種能在跨國設施中重複部署的潔淨解決方案。」 拉貝最初從事壓水反應爐(PWR)相關工作,他表示很欣賞先進小型模組化反應爐的簡潔性。「新一代反應爐非常簡單,」拉貝說。「它們並不複雜。 其維護與運作所需的人力較少。這種簡潔性,以及我們預期能將其推向市場的速度,都令人振奮。」他補充道,ARC Clean Technology 的 ARC-100 反應爐運用了美國能源部(DOE)「先進反應爐計畫」中已獲驗證的技術,而 ARC 目前正著手進行建造設計。.

 

微軟與能源轉型 

尼爾森詢問亨德森,微軟在能源轉型中扮演什麼角色。亨德森指出,微軟:

  1. 一家擁有 300 座資料中心的能源用戶,且每週都在增加新的資料中心。.
  2. 一家致力於在 2030 年前為其資料中心採購 100% 潔淨能源的潔淨能源合作夥伴。.
  3. 一家致力於開發適用於資料中心的潔淨技術的潔淨能源創新企業。.

“「我只想指出,微軟認為核能屬於潔淨能源,」尼爾森重申道。.

尼爾森探討了向微軟這類大型用戶供應核能的主要障礙。斯坦則闡述了並網、將能源輸送到電網,或進行「電表後端」部署所面臨的主要挑戰。他還提到所需的直接投資以及重大的監管障礙。 「目前要滿足所有這些廣泛且多樣化的情境,所處的環境非常複雜,」斯坦表示。.

 

工業用熱與能源需求

拉貝闡述了將反應爐與工業設施設置於同一地點的優勢。 「鈉冷快中子反應爐的優點在於其固有安全性,」拉貝表示。「我們的緊急應變規劃區其實就是廠區圍籬。並非半徑 10 英里,而是能將其範圍壓縮至極小的佔地。」“

該小組指出,包括微軟在內的客戶對核能的了解日益深入且見解愈發精闢。亨德森總結道,微軟已與 Helion 就核聚變技術簽署了電力購買協議(PPA),發表了關於加速實現無碳未來的政策聲明,並宣布與 Google 及 Nucor 建立合作夥伴關係,以匯集需求,從而擴大先進潔淨電力技術的採用規模。 「顯然,我們正積極投入核能領域,」她表示。.

討論隨後轉向工業熱能市場的規模。斯坦表示:「我們目前製造商的使用量中,約有 45% 的溫度在 300 攝氏度或以下。」其餘 55% 的需求則需要更高的溫度。 關於 ARC-100,拉貝解釋道:「我們確保蒸汽發生器能提供最高溫度,同時將主系統維持在不會危及材料使用壽命的範圍內。因此,我們試圖在兩者之間取得平衡。」“

拉貝指出,雖然進行聯合工程討論以優化解決方案很重要,但與客戶在法規層面共同推進更為關鍵。「我們感興趣的是在法規層面共同推進,而這可以與其他需要進行的專案並行進行,」拉貝表示。.

 

核能的契機

斯坦因強調,與 NRC 合作的關鍵在於「制定標準化的路線圖、促進開發者間的相互學習,以及出席彼此的會議以了解進展狀況,藉此大幅簡化流程,而非讓每個人都試圖獨自解決所有問題。」“

與會專家強調,必須盡早且頻繁地與監管機構進行溝通,並與公用事業公司建立合作夥伴關係,因為大多數工業及資料中心用戶都不希望自行營運核電廠。拉貝表示:「第四代核能技術已經問世。 再過幾年,我們就將準備好投入應用。先進核能正是能實現工業脫碳的技術。」“

亨德森總結道:「我們的目標是以對環境影響最小的方式建置資料中心基礎設施。我們相信,先進的核能與核融合技術有助於實現這一目標。」“

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