- Her er kjernekraft overlegen all annen kraftproduksjon

De fire siste årene har sett en vedvarende debatt om energipolitikken i Norge generelt, og især rollen til kjernekraft og vindkraft. Det triste er at i iveren etter å diskutere klimaavtrykk og kostnader, uteglemmes kanskje ett av de viktigste forholdene til det totale miljøavtrykket: materialbruk.

Materialbruk er svært interessant fordi det er en proxy for mange andre miljøforhold. Den sier noe om behovet for gruvedrift og prosessering av gruvemalmen – to prosesser tidlig i verdikjeden. Med gruvedrift kommer også arealbehov for uthenting av malm, siden mye er globalt åpne gruver. Faktisk er 20 prosent av verdens utrydningstruede dyrearter truet av klimaendringer, mens hele 80 prosent er truet av habitattap og ødeleggelser. 

For å nå klimamålene skriver IEA at verden må øke gruvedriften med opptil 20-40 ganger fra dagens nivå for å nå målene til dagens klimapolitikk. Ofte brukes det mye vann og syre for å rense malmen, og dessverre gir slik rensing ofte store lokale utslipp, som vi kjenner fra norske fjorddeponi.

Materialbruk er også direkte påvirket av levetiden til produkter. Jo lengre levetid, jo mindre materialer trenger man. Dette har direkte konsekvenser for gamle prinsipper som alle miljøvernere var opptatt av før – ressurseffektivitet. Det er fra denne innsikten man diskuterte ‘limits to growth’ på 70-tallet, herunder befolkningsvekst, jordens bæreevne og mye mer. Da jeg tok min utdannelse på 90-tallet, var vi kommet dithen av vi diskuterte bl.a. resirkulering, gjenbruk, re- og demanufacturing og industriell økologi. Det handlet om materialbruk på en eller annen måte.

Materialbruk ble erstattet med klimagass

Plutselig falt alt dette av moten og ble erstattet med klimaendringer og fokus på reduksjon av klimagassutslipp, og med det kom energidebatten. Ved å glemme den innsikten man hadde opparbeidet seg helt fra boken Silent Spring fra 1962 og i de etterfølgende 35-40 årene, begikk vi en generaltabbe: materialbruk ble i liten grad diskutert.

Ytring

Skråsikre konklusjoner polariserer energidebatten

Resultatet ble en politikk som aldri før har skapt så mye avfall noen gang. Ikke nok med at vi skulle omfavne rene energikilder, men elektrifisering og digitalisering var veien. Problemet var at vannkraften var i stor grad utbygget i vestlige land, og kjernekraft hadde et stort rykteproblem. Løsningen ble selvsagt å stole på vær og vind, med såkalt fornybarenergi der sol- og vindkraft utgjorde en stor andel.

Hvordan sol- og vindkraft forøder materialer 

Ingen kraftkilder, med unntak av kullkraft, forøder mer materialer enn sol- og vindkraft. Det ser vi Figur 1. Vannkraft er mye betong og litt stål, men det viktige er at vannkraften har lite ‘other’.

‘Other’ er sjeldne mineraler- og jordarter, spesielle metaller som kobber og annet. Når det gjelder sjeldne jordarter så er situasjonen dypt ødeleggende for alt som minner om bærekraft. For hvert tonn sjeldne jordarter (Rare Earth Elements – REE) som produseres, produseres 2000 tonn med giftig avfall som slippes ut. Vesten har unngått disse konsekvensene ved å flytte de ‘skitne’ industriene til Asia og andre steder, men resultatet har vi nå begynt å høste.

Simon P. Michaux fra Finlands Geologiske Undersøkelse har forsket på hva det vil kreve å fjerne fossile energikilder fra dagens energimiks. Beregningene viser at global gruvedrift i 2019, kombinert med alle de kjente reservene i 2022 og et estimat av undersjøiske forekomster, ikke vil være tilstrekkelige for å håndtere etterspørselen av kobber, litium, nikkel, kobolt, grafitt og vanadium som skal til om man skal bygge ut en eneste generasjon med fornybarenergi og batteriene man trenger for å lagre energien til tidspunkt man trenger den. 

Dagens politikk basert på fornybar energi legger derfor opp til et forbruk av materialer som hverken eksiterer og som er langt fra bærekraftig på noen annen måte med mindre store tekniske gjennombrudd kommer snart. 

Som om ikke dette var nok så kontrollerer Kina nå 85-90 prosent av markedet for en rekke mineraler og metaller som inngår i sol- og vindkraft og batterier. På produksjonssiden er solcellene nesten fullstendig kontrollert av Kina. Vestlig vindturbin- og solcelleindustri er sannsynligvis snart konkurs eller flyttet til Kina, og energi brukes i økende grad som våpen. 

Slaveri og barnearbeid er også dokumentert, slik som i Kongo, men det ser vi vekk fra. Ikke nok med det: Gruvearbeidere som utvinner REE til fornybarindustrien utsettes for 40-80 ganger høyere doser enn gruvearbeidere i kjernekraftindustrien, ifølge UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation).

Ser vi på den andre enden av materialforløpet, er 43 millioner tonn rotorbladavfall globalt forventet å bli avfall innen 2050, og resirkulering er minimal. Ytterligere 78 millioner tonn solcellepanelavfall er forventet globalt innen 2050. Resirkulering er på nivå med vanlig e-avfall, dvs omtrent 20 prosent eller 40 prosent i EU.

I 2022 var mengden e-avfall hele 62 millioner tonn og bare 22 prosent ble innsamlet og gjenvunnet. Total mengde e-avfall er forventet å dobles frem mot 2050, og store deler av restavfallet fra e-avfall sendes til Afrika for videre arbeid ofte i brudd med den sosiale dimensjonen av bærekraft. Da Nike brukte barn til å sy og lage sko ble det et oppgjør (som var begrunnet), men nå ser vi alle vekk. Hvorfor? 

Kjernekraft har lavest materialbruk 

Går vi til kjernekraftdelen av Figur 1, er faktisk mengden uran så liten at den dukker ikke opp. I denne sammenhengen er derfor kjernekraft en nedskalert versjon av vannkraft – med betong og stål – men med 15 ganger lavere materialintensitet ( i tonn per terawattime [tonn/TWh]). 

Ytring

Verdenshistoriens første Generasjon IV reaktorfremdrift på kommersielle skip innen 2030?

Med Generasjon IV reaktorer, som for eksempel har 37 ganger høyere kraftproduksjon for samme mengde brensel, kan dette forholdet økes til hele 560 ganger lavere materialforbruk [tonn/TWh] enn vannkraft. Da blir materialintensiteten 25 i Figur 1. Kjernekraft er allerede i en egen liga i Figur 1, mens Generasjon IV kjernekraft vil ta dette langt videre.

I motsetning til fornybarenergi, har Vesten nesten full kontroll på hele forsyningskjeden. Det siste elementet – uran – er snart på plass. G7 har vedtatt å redusere Russland sin plass i forsyningskjeden mens USA har vedtatt forbud. USA har også etablert sin først fabrikk for HALEU brensel.

Så skal vi ikke glemme at radioaktivt avfall er vesentlig mer utfordrende enn det meste annet avfall, men løsninger finnes. Finland har laget verdens første dype geologiske lagringssted, Onkalo, mens andre jobber med borehullsteknologi. Lenge før det er aktuelt å faktisk lagre noe permanent er løsningen mellomlagring i påvente av å hente ut restenergien, som alle land gjør (det finske lageret fungerer på begge måter). 

Det er enkelt og trygt – dagens kjernebrensel har kun 1 promille av radioaktiviteten igjen etter 40 års lagring. Avfallshåndtering og dekommisjonering koster ca 5 øre/kWh. Dette blir i det fleste land innbetalt på forhånd til fond slik at ingen budsjetter belastes.

Kjernefysisk avfall kan også være brensel for andre reaktorer. Fakta er at omtrent 95 prosent av totalenergien er igjen i materialet. Om man hadde samlet alt restmaterialet siden 1960 ville man fått en teoretisk kube på 35 meter per side, hvorav 97.000 TWh med energi er generert. 

Restenergien er omtrent 3,4 millioner TWh – nok til å drive Norge i 23000 år! Derfor jobbes det med å utvikle Generasjon IV reaktorteknologi som kan hente ut denne restenergien, og i mellomtiden reprosesseres ca 30 prosent globalt slik at det kan brukes en gang til i en reaktor.

Geotermisk og bioenergi gir godt bidrag der det egner seg 

Geotermisk energi er svært lokasjonsspesifikk, slik som Island, og er lite relevant i det store bildet, mens bioenergi har en klar plassbegrensing om man skal drive bærekraftig. Dagens praksis er dessverre langt fra bærekraftig i mange land, som poengtert av 800 vitenskapsfolk i brev til EU-parlamentet angående bruk av skog til biomasse. Derfor har bioenergi klare skaleringsbegrensinger.

Systemperspektivet – enda mer sløsing 

Dessverre ender ikke historien her, fordi de ulike kraftkildene skal kobles sammen i et kraftsystem. Den variable og ikke-kontrollerbare produksjonen til sol- og vindkraft gir store utfordringer for materialbruk på systemnivået også – på tre måter. 

Den mest åpenbare er behovet for enda mer overførselslinjer fra produksjonsområde til bruksområdet og for å flytte kraft fra der det er gunstige værforhold til dit det ikke er gunstige værforhold. Dette materialforbruket er selvsagt ikke tatt med i Figur 1.

Den andre måten er litt mer skjult. Sol- og vindkraft genererer store endringer i kraftsystemet på dag- og timenivå. I Figur 2 ser vi data fra Tyskland. I gjennomsnitt er det hele 42 endringer per dag i 2023 og med et volum på 25.000 TWh. For 20 år siden var situasjonen kanskje 10-20 per år! Denne situasjonen medfører at man bruker batterier, stor grad av ledig kapasitet som kan kobles inn ved behov (kontrollerbare energikilder som er væruavhengige), større behov for overføringer mellom land, utkoblinger av kunder og selvsagt mer kraftelektronikk for å styre alt dette.

Dette leder oss til det tredje punktet, og der kommer digitaliseringen og e-avfallet inn med full tyngde – mer styring krever store mengder med kraftelektronikk med ditto økning i e-avfall.

Det store perspektivet 

Elektrisitet utgjør bare 19 prosent av all energiproduksjon i verden. Problemet med dagens energisystem er alt avfallet som går ut i atmosfæren, men hvorfor skal vi erstatte det med et annet energisystem som også genererer store mengder avfall når vi har kjernekraft som i forhold knapt nok generer avfall og knapt nok trenger gruvedrift? Det er på tide å se på materialflyten i denne debatten og slutte å anta at alt ordner seg, for det er det ingen grunn til å tro om vi legger tallene som eksisterer til grunn.