日本的碳中和困境:更多的核能还是更多的可再生能源?

2021-1-9 14:54 来源: 知乎 |作者: 张张

随着日本承诺在2050年前实现碳中和,首相菅义伟(Yoshihide Suga)政府正在努力解决一些关键问题,即为了实现这一长期目标,近期应该采取哪些措施。

这进而引发了一场争论:到本世纪中叶,到底是增加可再生能源还是增加核能才是提供安全、稳定、安全和绿色能源供应的最佳方式。

内阁于2018年7月通过的当前能源计划要求到2030年可再生能源占日本电力的22%至24%,核能占20%至22%。

12月25日,政府宣布,其目标是到2050年使可再生能源供应占全国电力的50%到60%——这几乎是目前使用量的三倍。使用碳捕获和储存技术的核能和化石燃料预计将占到30%至40%,剩下的大部分是氢。尽管有呼吁进一步提高可再生能源的份额,但该计划仍将核能作为主要能源来源。

菅义伟在10月份宣布2050年碳中和目标时表示:“我们将通过彻底节约能源和尽可能引入可再生能源,以及通过将安全问题放在首位来推进我们的核能政策,建立稳定的能源供应。”

“核能可以促进供应稳定和经济效率,这对能源系统的脱碳非常重要。日本原子能工业论坛主席新井四郎在回应菅义伟的声明时说。

尽管核能倡导者表示,新技术的引入将提高核电站的效率,并确保未来几十年稳定而廉价的电力供应,但核能行业仍面临着大量的问题和问题。

尽管政府的官方政策是重启尽可能多的核反应堆,但事实可能证明,这样做很困难,原因有四个:安全升级的需要、面临退役的老化反应堆、核废料的储存以及对可再生能源日益增长的预期。未来几年如何解决这些具体问题,将影响核电在电力结构中的份额,以及到2050年实现碳中性的更大努力。

安全升级

由于需要更多的安全措施以及核反对者提起诉讼,重新启动延误使政府的福岛事后计划受挫,该计划使更多反应堆投入运行。

2010年,也就是东北地震、海啸以及福岛第一核电站三个反应堆熔毁的前一年,核能占日本电力总量的25%(关西地区则高达50%)。但在2011年灾难发生后,所有的核反应堆都停运了,并在2012年成立的核监管局(nuclear Regulation Authority)的监管下接受更严格的安全标准。

只有少数反应堆完成了安全准备工作并重新启动。去年,日本经济产业省(Ministry of Economy, Trade and Industry)指出,核电仅占日本电力的6.2%。相比之下,包括太阳能、风能、地热能、水能和生物质能在内的可再生能源在2010年提供了9.5%的电力,而去年则为18%。

2020年即将结束时,日本经济产业省(METI)下属的自然资源与能源署(Agency for Natural Resources and Energy)发布的一份报告显示,60座商业反应堆(包括计划中的或在建的反应堆)的状态显示,有24座正在退役。24座反应堆中有10座位于福岛县。该机构没有包括福井的Monju快增殖反应堆和同样即将退役的Fugen原型反应堆。

另有11座商用反应堆仍处于关闭状态,但已根据NRA新的安全指导方针提交了重启申请,另有9座反应堆尚未提交申请。在剩下的16个反应堆中,有7个已经获得重启的许可,但运营商正在最后确定需要做些什么才能让它们重新启动。

截至去年12月底,日本原子能机构只正式列出了9座重新启动的反应堆。其中只有三家电厂接通了电源,全部由九州电力公司(Kyushu Electric Power Co.)运营。另外三个反应堆,包括两个由关西电力公司(Kepco)运营的反应堆和一个由四国电力公司(Shikoku Electric Power Co.)运营的反应堆,也被关闭接受定期检查。定期检查大约每年一次到一年半,可能需要几周时间。

官方称已重启的另外三座反应堆(两座由Kepco运营,一座由九州电力(Kyushu Electric)运营)仍处于离线状态,因为它们的运营商正加紧完成加固工作,以应对可能的恐怖袭击,这是NRA重新开放的新要求的一部分。对安全升级的需求增加了核电的成本,并使核电站比不使用核能的情况下更长时间不运行,迫使公用事业公司用其他能源来弥补供应。

退役还是延长?

在美国,当核反应堆在20世纪60年代和70年代投入使用时,按照设想,它们将运行40年,然后退役。这成为了美国政府的政策。然而,随着核电站的老化,运营商面临着允许延长反应堆寿命的压力,一些反应堆确实延长了寿命。

在日本,福岛核泄漏事故发生后,在公用事业公司的压力下,政府同意,运营商可以选择一次性为一座已有40年历史的核电站申请20年的延期,前提是它能满足额外的安全措施。

如今,33个尚未退役的商业反应堆(这一数字不包括Monju,Fugen和另外3个在建的反应堆)中,有4个超过40年,其中3个由韩国电力公司运营,1个在东海二号核电站。它们都已获得重启许可,但尚未上线。另外11个反应堆的使用年限在30到40年之间。在接下来的十年里,它们的运营商还必须决定是申请20年的延期,还是让它们退役。

无论哪种选择都是昂贵且费时的。运营商必须计算出实施新的安全和性能升级所需的金钱和时间成本,以便再运行二十年,这是大于还是小于从提供的任何电能中获得的预期利润,公用事业公司必须考虑到成本不仅用于工厂本身。

获得托管老化反应堆的地方政府的批准需要时间,并且传统上涉及对托管反应堆的城镇,城市和县进行各种形式的经济补偿。此外,2011年之后,在发生事故的情况下,要求核电厂30公里半径内的市政当局制定疏散计划。当地人对此类疏散计划可行性的担忧可能导致地方官员要求中央政府先拓宽通行道路或进行其他昂贵的土木工程项目,然后再允许重新启动道路。

另一方面,退役需要数十年的时间,并且成本不确定。共同社在2020年1月计算出,对于那些继续运营和维护的工厂而言,不仅要报废,而且还要实施新的安全措施的总成本至少为13,46万亿日元。如果公用事业公司决定将增加的成本转嫁给客户,那么这个数字可能会进一步增加,最终导致更高的电费。但是,无论是报废还是继续运行,都无法避免做出更艰难的决定:如何处理所产生的核废料。

废物处理

核废料一般分为低放射性废料和高放射性废料。低水平废物指的是工厂工人丢弃的手套和衣服,或者工厂暴露在低水平辐射下的部分。高放射性废料通常是用过的核燃料,必须进行玻璃化处理,然后储存10万年。

2020年,北海道Suttsu镇表示有兴趣成为最终处置日本核废料的目的地。如果真的选择了这一过程,将需要数年的时间来决定,而要花费数十年的时间,将建造一个深层的地下储藏库,并将来自全国各地反应堆的乏燃料运到Suttsu和附近的Kamoenai进行埋葬。

但是,还有一个更紧迫的问题。核电厂拥有自己的设施来临时存储乏核燃料,但这些设施正在迅速填满。东京电力公司控股公司和日本原子能公司还在青森县陆奥市建立了一个临时存储设施,旨在于2021财年启动,并可以由其他公用事业使用。

因此,政府希望建立临时存储设施,在此之前,乏燃料可以存储大约半个世纪,然后再移至最终的埋葬地点。但是,到目前为止,日本任何市政当局都没有计划,也没有兴趣,以允许在其附近地区建立临时设施。如果在未来几年中重新启动更多的反应堆,这意味着将产生更多的废物,放置的地方将越来越少,并且没有明确的中期或最终处置计划。

由于所有这些原因,以及可再生能源技术的进步及其日益广泛的使用,越来越多的企业领导人,地方政府,可再生能源倡导者,政客和其他人士呼吁制定下一个政府能源计划,以减少核电和可再生能源的使用。在2030年的能源战略中以及2050年之后的更多能源。

上个月,由公司、政府机构、非政府组织和非营利组织(包括《日本时报》)组成的财团“日本气候倡议”承诺到2030年将可再生能源的份额提高到最大)将使废弃的农田更有效地用于可再生能源项目,并审查对国家森林和保护区中此类项目的限制。

“日本拥有可再生能源,大约是目前电力需求的两倍。其中大部分来自风能,特别是海上风能。海上风电的开发正在进行中,但仍存在诸如降低成本,与电网连接,服务的灵活性和不受控制的发展等挑战,”全球环境研究中心副主任Seita Emori在10月主办的研讨会上表示。

一个反核组织要求福井事前官员禁止核电厂在2020年12月16日重新启动。

但是即使存在围绕可再生能源未来扩展的问题,JCI代表Takejiro Sueyoshi在同一次研讨会上也指出,2020年上半年的可再生能源使用量约为23%,已经在政府2030年的目标范围内。他警告说,除非对可再生能源进行更多投资,否则日本将继续落后于世界其他地区。

“在2019年,可再生能源占电力消耗的比例在加拿大为71%,在丹麦为66%,在德国为44%,在英国为36%,在中国为27%。在日本,这一比例仅为20%,尽管今年上半年上升到23%。”他说。

因此,尽管12月25日的决定是在2050年从可再生能源中获取50%至60%的能源需求,但越来越多的人呼吁政府致力于一项单独的计划,将目前可再生能源的22%至24%的范围提高至到2030年至少达到40%。这一想法得到了34个县的支持,7月提出了建议。此外,有19个主要城市的政府表示支持到2030年实现45%的可再生能源的目标,而日本企业高管协会则建议到2030年实现40%的可再生能源的使用。

同时,尽管围绕着日本的核未来以及在未来的三十年中将真正提供多少电力等问题,日本仍然拥有强大的拥护者。在须贺宣布该国到2050年将实现碳中和后,日本经济产业省大臣Ka山弘和前日本经济产业省大臣关光博表示,考虑建造新的反应堆以实现这一目标非常重要。但是内阁官房长官加藤胜伸对此予以排除。

“一些政客和业内一些政客正在呼吁增加核电站。但是我们的计算表明,重启现有反应堆非常昂贵。如果我们使用税收来投资新能源技术,那么我们应该投资可再生能源。”可再生能源研究所所长Mika Obayashi说。
标签: 日本碳中和

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