Grönarealisten

I en nylig diskussion och även tidigare har Heiti visat att kärnkraft inte är så miljövänlig enligt ett system som kallas EPS som skapats av Centrum för produktrelaterad miljöanalys vid Chalmers. Jag mailade en av huvudmännen bakom EPS, Professor Bengt Steen vid Chalmers miljösystemanalys, för att få lite mer information om hur de bär sig åt för att räkna fram sina ELU(environmental load unit) för olika mineraler, det är nämligen så att majoriteten av kärnkraftens ELU värde kommer från uran.

Bengt Steen skickade mig en väldigt intressant artikel(publicerad i Ecological Economics 2002, vol  42 sid 401-412) som förklarar deras metod, jag ska sammanfatta den kortfattat och hoppas jag gör den rättvis och ska sen visa hur kärnkraften kan få en mycket lägre miljöbelastning enligt denna beräkningsmetod.

Metoden går ut på att man antar att mineralerna utvinns ur vanlig berggrund, granit osv. Detta eftersom totala mineralmängden i berggrunden är så enorm att den för alla syften kan antas vara obegränsad. Sen beskriver de en brytningsmetod som enbart bygger på hållbara tekniker, hållbara kemikalier osv. Det vill säga en så miljöneutral gruvbrytning som överhuvudtaget är möjligt. Utifrån de antagandena så räknar de ut ett totalt pris för brytningen enligt formeln nedan.

T=C+O+E
Där
C är kapitalkostnader för brytning.
O är driftskostnader för brytning.
E är externa kostnader för brytning.

De externa kostnaderna är uppdelade i ytterligare fem faktorer.
E=h+p+a+b+r
Där
h ekonomiskt förlust vid ökad dödlighet.
p ekonomiskt förlust vid sänkt produktivitet, tex miljögifter som påverkar jordbruk ect.
a är förlusten av abiotiska resurser genom utvinning av olja och gas.
b förlusten av biologiskt mångfald.
f förlust av rekreationella/estetiska värden tex genom stora ingrepp i landskapet.

Se gärna artikeln jag refererat till för mer information. Det är i stora drag hur det går till.

Genom den metoden haren totalkostnad för uran räknats fram som ligger på 1190 ELU/kg som man kan se i denna artikeln A systematic approach to environmental priority strategies in product development

(EPS). Version 2000 - Models and data of the default method

Med den siffran har andra sen räknat ut kärnkraftens miljöbelastning per producerad kWh, den är baserad på Forsmarks miljödeklaration vilket är en slags livscykelanalys. Se citatet nedan.

Från Åsa Wahlström med flera Miljöpåverkan från byggnaders uppvärmingssystem Etapp 2
För kärnkraft är data hämtade från Forsmarks kärnkraftverks EPD, 2001. EPD:n uppger en urananvändning på 24 mg per kWh producerad el, vilket är ett värde som har använts i undersökningen. En siffra som ofta förekommer redovisad är 2,5-4 mg uran per producerad kWh el. Orsaken till den höga uranannvändningen vid Forsmark är att Forsmark har valt att allokera den totala produktionen av uran till elproduktion vid samtliga förädlingssteg (utvinning, konvertering, anrikning och bränsletillverkning). För övriga produkter har allokeringen skett enligt ekonomisk allokering enligt MSR, 200.

Den totala kostnaden för kärnkraft blir 31,5 milli ELU/kWh, det är lätt att räkna ut att uranets del av den siffran är 29 mELU/kWh* om man utgår från Forsmarks uranförbrukning. Externa kostnaderna för kärnkraft är ungefär 0.5mELU/kWh enligt ExternE. Det som återstår upp till 31,5 är förmodar jag miljöbelastning från andra mineraler som används i kärnkraft. Koppar, stål osv. Som jämförelse har vattenkraft totalt 1 mELU/kWh, vindkraft 3 mELU/kWh och olja 80 mELU/kWh.

Vid det här laget är det ytterst viktigt att påpeka att uranets miljökostnad är om uranet bryts från granit enligt metoden jag beskrev i början. Det stämmer alltså inte för uran som bryts idag, utan kan mer tänkas som en kostnad ifall kärnkraft ska drivas i all evighet. Den siffran är alltså intressant för det riktigt långa loppet.

Man får dock inte glömma den andra evigt hållbara resursbasen för uran, nämligen havsvatten. Som jag skrivit om tidigare kan man se att kostnaderna för uranutvinning ur havet ligger mellan 150-233 USD/kg. De 4 miljarder ton uran som finns i havsvatten och ett årligt tillskott på runt 30 000 ton från flodet gör det till en potentiell evig energikälla, speciellt då i en breederekonomi.

Edit, genom vidare mail med Bengt Steen så har han uppskattat grovt att kostnaden för uran utvunnet ur havet är runt 4 ELU/kg, det baserad på miljöbelastningen av de polyetenrep som används för uranadsorberingen. Ignorera min tidigare uppskattning. För att vara pessimistisk räknar jag 10 ELU/kg för att ta hänsyn till eventuell extra energiåtgång vid produktion osv.

Om vi då återigen tittar på Forsmarks uranåtgång och räknar om det med kostnaden för uranutvinning ur havet så har vi nu istället 0,2-0,3 mELU/kWh från uranet. Kärnkraftens totala miljöbelastning blir då alltså runt 1,5-2mELU/kWh, att jämföra med vindkrafts 3 mELU/kWh. Man måste givetvis analysera utvinningsmetoden mer genomgående. Men det är föga troligt att det skulle öka miljöbelastningen till så höga nivåer som de 1190 ELU/kg som utvinning ur berggrund innebär.

Sen har vi en till rolig grej att titta på, nämligen torium. Torium har nämligen bara 288 ELU/kg som miljöbelastning vilket beror på att dess halter i berggrunden är 4 ggr högre än uran. Ska man utnyttja torium på ett vettigt sätt måste man göra det i tex en molten salt reaktor där allt torium utnyttjas till fullo. Det innebär då att per vikt får man ut minst femtio gånger så mycket energi som man får från uran i dagens lättvattenreaktorer. Om vi sen rakt upp och ner pessimistiskt antar att en molten salt reaktor kräver dubbelt så mycket byggnadsmaterial och energi för att producera en kWh som ett av dagens kraftverk på grund av kontinuerlig reprocessing ect så landar man på** att det krävs runt 1 mg torium per kWh. Miljölbelastningen på grund av toriumanvändingen i en molten salt reaktor borde då landa nånstans runt 0,3 mELU/kWh. En faktor 100 lägre än från uran i dagens reaktorer! Kom då ihåg att det antagandet om dubbel energi och materialåtgång är extremt pessimistisk, i realiteten siktar man på lägre materialanvändning i msr eftersom de drivs vid atmosfärstryck och inte högtryck som dagens lättvattenreaktorer. 

Nu kommer Heiti givetvis säga att jag enbart spekulerar eftersom han verkar vara allergisk mot approximationer ;). Men approximationerna är i mina ögon helt giltiga i det långa perspektiv vi talar om. Jag har med andra ord överskådligt visat att en sluten optimerad toriumbränslecykel kan innebära, beroende på hur den är implementerad, en miljöbelastning som är lika liten som vindkraft och vattenkraft och att uran ur havsvatten kan ha låg miljöbelastning. Då är det fokus på "hur den är implementerad", för industrier gör inte alltid det som är miljömässigt bäst som vi alla vet. Men det finns inget tekniskt hinder för att göra kärnkraftens miljöpåverkan försumbart liten.

Jag ska försöka hitta energiåtgången vid upparbetning av bränsle och energiåtgången vid dagens plutonium breederreaktorer för att försöka ge ett så korrekt värde som möjligt för en sluten uranbränslecykels miljöbelastning helt och hållet med dagens teknik med uran både från traditionell uranbrytning och med uran från havsvatten. Perfekta utgångspunkter för det vore La Hague upparbetningsanläggningen i Frankrikre och BN-600 breeder reaktorn i Ryssland. Återstår att se om den informationen om de anläggningarn är öppet publicerade.

*24*10^-6*1190 = 0,029 = 29 mELU/kWh för kärnkraft från uranförbrukning.
** 24 milligram/kWh*2/50=0.96 mg/kWh