随着地球自转进入秋季，九月长长的阴影提醒我，家庭又回到了学校，农民和果园庄园主又到了收获的季节。我意识到，我们正处于两种看似不可阻挡的趋势之中:地球变暖和能源系统电气化，在过去的一个世纪里，能源系统几乎完全依赖于化石燃料的生产。
这两种趋势是相互关联的，从化石燃料到电动汽车的转变，在理论上应该阻止人为温室气体的排放，我们知道，这些气体至少部分地造成了气候变化。
正如我们在关于气候变化的五部分系列文章中所写的那样，地球正在变暖，不管你是否认同炎热的夏季、干旱、融化的冰盖/冰川、暴风雨天气和更高的海平面是人为原因还是数百年气候周期的一部分的理论。
阅读更多，从我们的气候变化:第一部分开始
如果我们需要更多的证据来证明这一点，想想2018年夏天世界各地的热浪刷新了记录。今年7月，日本气温达到了41摄氏度的新高(如果你去过日本，再加上那里的湿度，简直难以忍受)，加州死亡谷的气温达到了52摄氏度(打破了102年的记录)，阿尔及利亚的乌尔格拉的气温攀升到了51摄氏度，据信这是非洲有记录以来的最高温度。
据美国国家海洋和大气管理局报道，6月25日至7月25日，有3173个新的日最高气温、159个新的最热月份和53个历史最高月份。
即使在气候温和的地方，天气也很闷热。瑞典迎来260年来最热的7月，而英国的7月气温徘徊在35度左右，这个以雨衣和雨伞而不是人字拖和防晒霜闻名的国家。
在不列颠哥伦比亚省，春夏两季几乎没有降雨，这使得灌木丛的干燥条件非常适合森林火灾，通常是由闪电引发的。2018年是该省历史上最严重的火灾季节，打破了去年的记录。8月的大部分时间里，不列颠哥伦比亚省都笼罩在森林大火的有毒烟雾中，这让人们在数周内不愿或无法外出。烟雾缭绕的云层如此之大，从太空都能看到。
因此，气候变化是真实存在的，世界及其政策制定者已经清醒地认识到，必须采取措施阻止气温不可阻挡的上升。这是否有可能是一个有待讨论的问题(正如我们所写的，世界将继续变暖，直到它不变暖，这意味着我们能做的最好的事情是希望最好的，做最坏的准备)，但没有讨论的是日益增长的、同样不可阻挡的电气化趋势。
政治家和商界领袖已经意识到，我们不能再继续追求以化石燃料(石油、天然气和煤炭)为驱动的能源矩阵，同时保护环境。当海冰消失/海水变暖，或永久冻土融化和甲烷泄漏等反馈循环将我们推到不可挽回的地步(通常被认为是升高2摄氏度)时，阻止气候变暖已经成为了环保主义者的一种信仰。
于是，电气化时代开始了。在美国，电动汽车的趋势始于2009年，当时的总统奥巴马宣布，他的政府将投资24亿美元，支持混合动力和电动汽车及其电池组件的研究。曾为名人和加州左倾人士所拥有的一辆奇形怪状的汽车，如今已成为阻止气候变化的“工具”。还有向可再生能源的转变。特斯拉的出现让电动汽车变得很酷，尽管价格高昂，但特斯拉车型的销量很好。
但是，减缓气温上升(以及消除空气污染)和电气化之间最切实的联系发生在中国。去年，中国售出了约70万辆电动汽车，比2016年多20万辆。中国将电动汽车视为解开中国城市污染困境的关键。中国城市的汽车拥堵一直困扰着中国。根据国际能源署(IEA)的数据，中国占全球电动汽车市场的四分之一以上(目前为止是最大的份额)，到2040年将占到40%。
每个主要的汽车制造商都有电动车型。沃尔沃承诺从2019年开始逐步淘汰内燃机。法国承诺到2040年停止销售汽油和柴油汽车;英国迅速效仿。
2016年挪威销售的汽车中有近三分之一是电动汽车，而德国可能会超过其邻国，因为大众的目标是成为电动汽车和自动驾驶汽车的领导者。2017年电动汽车销量超过300万辆，彭博新能源财经预测，到2040年电动汽车在新车销量中的占比将达到惊人的54%。
这些都不是新闻，但人们经常忽略的一个问题是，这些新电动汽车都配备了需要定期充电的电池，它们的电力将如何产生?在最后一段再看一遍这些数字。2017年，全球汽车产量为7350万辆。如果销售的车辆中有一半是电动的，那就是3700万辆电动汽车，都需要从电网中获取电力。在不使用化石燃料的情况下，我们究竟要怎么生产呢?我们要烧多少吨煤?我们需要建多少条河的坝?我们需要找到多少天然气和水力压裂，以及在此过程中被污染的淡水?可再生能源很棒，也很酷，但我们需要多少英亩的太阳能电池板来收集足够的阳光来持续为3700万辆电动汽车供电?我们要建多少个吵闹、丑陋、谋杀鸟类的风力发电场?
当然，我们已经有了一种清洁的能源，在2011年福岛灾难之后，这种能源已经有些被玷污了。尽管日本发生了地震/海啸后的核电站事故，自20世纪50年代核电站启动以来，一些辐射泄漏可以用一只手数出来，但核能仍然是我们最便宜、最安全、最节能的发电方式。在aheadoftheherd.com网站上，我们开始思考，如果电动汽车开始突破目前占整个汽车市场1.4%(新车销量)的水平，将需要多少额外的动力。所以我们决定研究一些数字。我们有什么选择可以满足日益增长的充电功率需求?剧透:答案是核。
电动汽车和能源需求
尽管电动汽车被大肆宣传，但2017年对电动汽车的需求仅占全球能源消耗的0.2%。
国际能源署的报告称，以目前的渗透率来看，“到目前为止，电动汽车数量的增加对电力需求的影响有限，因此为向更大的电动出行过渡提供了令人鼓舞的迹象”，尽管它也指出，一项对三个主要城市(香港、长滩和曼彻斯特)的交通模式的研究表明，在电网需求低的晚上给电动汽车充电，将有助于避免充电网络超载。
当然，电动汽车在全球能源消耗中所占的比例不会保持在这么低的水平。国际能源署《2017年世界能源展望》中的“新政策情景”预测，到2020年，全球电动汽车库存将从2017年的370万辆大幅增加到1300万辆，在接下来的10年里，将增加10倍，达到1.3亿辆。然而，根据EVI国家签署的国际能源署电动汽车倡议，更雄心勃勃的EV30@30情景预测，到2030年，全球电动汽车库存将达到2.28亿辆，比新政策情景高出约1亿辆。
电动汽车普及率
这些都是令人印象深刻的数字，但我们想知道所有这些新的电动汽车将消耗全球多少能源。要做到这一点，我们需要知道一辆电动汽车每年使用多少电。
根据美国交通部的数据，美国人平均每年开车13476英里，每月1123英里。用每月行驶里程除以电动汽车的行驶里程(充电一次可能行驶的里程)就得到每月充电的次数。
我们决定使用2017年美国最畅销的四款电动汽车进行计算。(见下图)然后我们取平均值。
配备100千瓦时电池的特斯拉X可以行驶289英里，每个月充4次电。它每年使用4800千瓦时。
接下来是雪佛兰伏特，电池要小得多，18.4千瓦时。Volt的续航里程也更短，只有53英里，而且每月必须充电22次。完成上述工作后，Volt的年耗电量为4860千瓦时，与特斯拉X类似。
宝马i3是第四畅销的电动车，电池容量为33千瓦时，续航里程为114英里。每月充电10次，一年使用3960千瓦时。
其中能源吝啬鬼是日产聆风(Nissan Leaf)。Leaf的续航里程为150英里，电池容量为40千瓦时。每月充电8次，日产聆风每年只用3840千瓦时。
这四款最畅销电动车的年平均能耗为4,365千瓦时/年。国际能源署的电动汽车倡议计划预计，到2030年，全球电动汽车存量将达到2.28亿辆。
用2.28亿乘4365(4辆最畅销电动汽车的平均消费量)= 9922.20亿千瓦时/年。将千瓦小时换算为千兆瓦时(除以100万)，到2030年，我们每年将需要995,220千兆瓦时的新电力生产。
新政策方案预计，到2030年，全球电动汽车存量将达到1.3亿辆，使用567450 gwh。因此，根据能源专家的说法，到2030年，仅电动汽车每年的新增发电量就需要567,450GWh至995,220 GWh。
就世界能源消费和生产总量而言，这意味着什么?我们可以从国际能源署的“世界主要能源统计数据”中获得这些数据。2015年，全球消耗了9384亿吨石油当量(100万吨油当量)。
但是Mtoe很难处理，所以我们通过乘以11630 (1 Mtoe = 11630 GWh)将其转换为GWh。也就是109,135,920 GWh。
关键是，在当前的能源结构中加入如此多的电动汽车意味着需要额外的容量，高达目前总容量的1/100。它应该从哪里来?为了实现减轻气候变化影响的目标，减少我们的碳足迹显然不应该来自化石燃料。
因此，随着电动汽车需求的持续增长，替代能源是可再生能源(太阳能和风能)或核能。
太阳能在做梦
“如果未来需要更高的能源密度，我们可以依赖太阳能或风能(太阳能的另一种形式)的想法代表着一种倒退。要想知道太阳能与煤炭相比有多稀薄，可以考虑一块煤的发电能力为1千瓦时，这块煤的重量约为1磅，然后问太阳照射它多长时间才能储存与煤炭燃烧时释放的能量相等的能量。它的阴影面积，用来测量截获的阳光，大约是15平方英寸。在7月份的亚利桑那州，24小时的年平均日照量为每平方米240瓦，这需要435小时，或几乎三周的时间，才能让这些表面接收到一千瓦时的阳光。对于美国的平均位置，考虑到恶劣的天气和云层覆盖，合理的估计是这个数字的两倍。但是，要获得一千瓦时的电力，按照目前的10%到20%的效率，这似乎已经接近极限，我们需要13到7个月的时间。
数十年或数百年的太阳照射在森林上，随着时间的推移提供了巨大的能量集中，这是大自然免费提供的。随后对煤的地质压实增加了空间集中度的另一个维度，人类通过采矿和运输活动将其进一步携带。水力发电是另一种高度集中的太阳能。太阳从海洋蒸发了数十亿吨的水，这些水落在广阔的土地上，通过河流系统排到适合修建大坝的战略要地。再说一次，大部分涉及能量在巨大尺度上集中于时间和空间的工作，都是大自然白白做的。
我想知道那些夸夸其谈试图人为地与这些壮举相匹配的人是否真的理解了他们所提出的工程规模。例如，一个1000兆瓦的太阳能转换工厂——与我用来比较煤和核能的规模相同——将覆盖50到100平方英里，包括3.5万吨铝、200万吨混凝土、7500吨铜、60万吨钢、7.5万吨玻璃和1500吨其他金属，如铬和钛——是建设一个同等容量的核电站所需材料的1000倍。这些材料并不便宜，房地产也不是白来的。此外，这些材料都是能源密集型重工业的产品，这些工业本身会产生大量废物，其中大部分是有毒的。“免费”和“清洁”的太阳能就是这么多。
对比还不止于此。当一个电力工程师谈到一个1000兆瓦的电站时，他指的是一个可以随时随地提供1000兆瓦的电站，不分昼夜。核电站可以做到这一点;传统的化石燃料发电厂也可以。但是，太阳能发电厂只能在阳光明媚的时候运行，这直接给了它50%的最大可用性——足够低，被认为是不经济的任何其他类型的发电厂。为了确保有需求时的供应，无论如何必须有某种定期供应作为备用，这使得整个太阳能作为替代品的想法不切实际。
除此之外，唯一的办法是提供某种储存系统，让太阳能发电厂在运行期间能够充电，然后在供不应求时使用。目前还没有一种真正令人满意的方法来储存大量电能。通常的做法是将水抽到一个高的水库，然后在非生产期通过涡轮机回流，将其转化为势能。在推动这类选择时，太阳能的倡导者们通常会耍一个花招，继续将该设施称为“千兆瓦”太阳能发电厂。然而，电力行业的正常标准期望一个可行的存储系统能够以额定容量的五倍充电。这意味着，要使“1000兆瓦”的意义与其他所有类型的发电厂相同，太阳能设施的峰值容量必须达到6000兆瓦，这大大增加了上述数字所暗示的规模、复杂性、成本和环境影响。”《核无竞争》詹姆斯•p•霍根著
为什么核?
世界卫生组织的数据显示，考虑到整个排放周期，核能每单位生产的能源所排放的二氧化碳当量是最低的。据世界核能协会称，核能是仅次于水力发电的第二大低碳电力形式。
2015年，全球产生了322.94亿吨二氧化碳，是1973年排放到大气中的二氧化碳的两倍多。大部分来自煤炭，其次是石油和天然气。
对可靠的基础负荷电源的需求显然是中国核计划的核心。根据世界核协会(World Nuclear Association)的数据，空气污染严重的中国是世界上空气污染最严重的国家，有17座新反应堆在建，184座计划或拟议中的反应堆。
根据世界核协会(World Nuclear Association)的数据，全球有13个国家在建约50座反应堆，另有150座计划在建。其中大部分将建在亚洲，那里对新电力(包括电动汽车)的需求最高。
选择核能而不是太阳能有几个原因。尽管它在过去几年里很受欢迎，而且太阳能发电的成本大幅下降，但它仍然存在一些缺陷，包括:高昂的安装成本(2000至3700美元/千瓦时，相比之下，天然气为1000美元/千瓦时，风能为1200至1700美元);工业规模的太阳能农场需要大量的土地;事实上，植物在生长的地方是有限的;间歇性因素，电力只能在太阳照耀时产生，限制太阳能在阳光充足的气候;以及建设新的传输基础设施，如输电线的需求。
任何国家要想成功地增加交通和日常使用的化石燃料，即使不能取代化石燃料，所需的电力也必须来自核能发电。
没有其他合乎逻辑的选择:
煤炭和天然气工厂排放二氧化碳，天然气需要大量的管道和配套基础设施投资。
运营一个1000兆瓦的燃煤电厂一年，会产生3万卡车的煤灰，其中含有大量的致癌物和毒素。每一秒钟，有600磅的二氧化碳和10磅的二氧化硫从烟囱里冒出来。
由于氢气的挥发性和缺乏基础设施，广泛使用氢气是不现实的。
太阳能、风能和地热都是利基供应商。地热在任何一个国家的少数地区都是有限的，所有这三种发电的替代方法都需要大量投资于输电线路，以便将电力送到需要的地方。这三种技术都极其重要，每一种技术都将成功地为能源独立做出微小的贡献。但如今，它们都没有能力提供基本负荷电力。
一座1000兆瓦的太阳能发电厂将覆盖129至259平方公里的土地，使用的材料是建设同等容量核电站所需材料的1000倍。
要达到韩国龙王核电站六座1000兆瓦核反应堆的发电量，需要从旧金山延伸到洛杉矶的245公里宽的区域内安装风力发电机。太阳能将需要大约52平方公里的集热器面积。
高排放，负能源回报和严重的环境成本与乙醇相关，使其使用不切实际。
利用水力发电来获得清洁、环保的能源，并不是通过在剩下的自由流动的河流上筑坝来实现的。
使用核能的其他原因:
一磅黄饼(U3O8——铀加工过程的最终产物)的能量相当于35桶石油。一个7克的铀燃料球所产生的电能相当于17000立方英尺的天然气、564升的石油或1780磅的煤。
核能生命周期的排放量在2到59克之间，相当于每千瓦时的二氧化碳排放量。只有水力发电的发电范围更低，每千瓦时产生2到48克二氧化碳当量。风能为7 - 124克，太阳能为13 - 731克。天然气发电厂的排放量从389克到511克不等。根据国际能源署的数据，煤炭每千瓦时产生790到1182克二氧化碳当量。
核能是唯一一项经过验证的技术，它可以在不受天气影响的情况下，每天24小时、每周7天大规模地提供基本负荷电力，而且不会产生二氧化碳排放。核电站不排放碳污染——不向大气中排放一氧化碳、硫氧化物和氮氧化物。
天然气占天然气发电厂发电成本的80%。铀占核能价格的5-10%。
当比较核电/天然气、核电/煤炭或核电/水电时，电力生产成本更低。
核能是可靠的。核电站不依赖于天气条件来发电，也不需要昂贵的电力存储选择。
一吨铀产生的能量比几百万吨煤和石油产生的能量还要多。燃料运输成本更低，开采或压裂页岩气对环境的影响也更小。
核电站需要的空间非常小，而且可以坐落在需要输出电力的地方附近。
考虑到所有这些优势，为什么我们不建造更多的核能，而专注于太阳能和风能?在《2017年世界能源展望》中，核能甚至没有在一个名为“按燃料计算的世界主要能源需求变化”的图表中出现(它可能被归为“低碳燃料”一类)。在“以燃料计的中国主要能源需求”这张图表中，作为世界上最大的能源消费国，核能的这条细细的线几乎看不出来。生物量和水能的产量仅为56百万吨石油当量的两倍。报告中没有提到中国计划新建17座核反应堆，另有184座计划或提议新建。
大部分的疏忽都被抛给了福岛。2011年日本地震和海啸之后发生的核事故，对核工业作为一种安全发电形式的声誉造成了毁灭性的影响。铀的价格突然暴跌，日本关闭了所有剩余的反应堆进行安全检查，德国——强烈的反核运动的大本营——禁止使用核能，尽管它需要核电站来避免使用脏煤。
然而，尽管有反对者，核能并没有消失。据彭博社报道，今年6月，美国总统特朗普要求其能源部长“立即采取行动阻止发电厂关闭，称煤炭和核电的减少正将国家安全置于危险之中”。
直到最近，日本才退出核危机，2011年的地震/海啸导致福岛第一核电站受损后，除了少数几个核反应堆外，日本所有的核反应堆都被关闭以进行安全检查。但是日本没有自己的石油和天然气，严重依赖核能，现在有9个反应堆恢复运行——比2017年增加了两倍——并计划到2050年核能在其电力结构中所占的比例接近四分之一。日本安倍政府支持核能。俄罗斯正在建造9个新反应堆，印度正在建造7个。
核能在国际能源署的新政策中扮演着关键角色。根据该计划，2016年至2040年期间，核电发电量将增长47%，这意味着核电容量将增加100吉瓦，即25%。
结论
全球变暖和我们能源供应的电气化是两个常量，可能会伴随我们直到地球末日。50年后，人们可能会带着困惑、愤怒和恐惧的色彩回顾化石燃料时代，因为对有限资源的执着追求导致了未来居民可能陷入的环境困境。
到那时，这些未来地球居民的日常生活将与我们今天所知道的大不相同。据预测，电动汽车将成为常态，耗油的肌肉车将出现在经典车展上，通勤者将乘坐电动公共汽车和电动火车，柴油的味道将成为过去。
我们如何到达那里?正如我们所展示的，即使电动汽车在当前汽车组合中的渗透率达到40%，也意味着电力容量的显著增加。要为2940万辆电动汽车和38.6万辆公共汽车提供电力，需要现有核电站容量的6%。我们的选择有限。如果我们想阻止全球气温上升，以及它对人类和环境的所有负面影响，我们必须限制，或者最好是消除排放。
这真的取决于可再生能源或核能。太阳能和风能的缺点是众所周知的。与核能相比，在清洁、稳定、廉价的基础负荷电力是否适合取代石油、煤炭和天然气方面，没有任何竞争。
预计到2030年，全球电力需求将增长76%，核能将在满足这一需求方面发挥关键作用。根据核能咨询公司UxC的说法，到2030年，核电容量可能会从目前的4亿吉瓦增加到超过4万83吉瓦。UxC还估计，到2030年，铀需求可能会增长近60%。
目前的低铀价格使四分之三的铀矿失去了经济效益，导致数座铀矿关闭。供应短缺即将到来。再加上即将续签的长期公用事业合同，以及现货供应的枯竭，这些因素将最终推高被搁置了7年的铀价。更高的价格将意味着更多的铀产量，这最终将压低价格，但这对购买核电的公用事业公司和整个行业来说是好事。
核能是电气化的天然合作伙伴，因为全世界都在寻求满足对清洁、可靠的发电的更大需求。基于上面列出的所有原因，我的雷达上有核能和铀勘探公司——这是推动铀价格上涨的最佳手段。
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来源：www.mining.com

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