Zapraszam na wpisy dotyczące kolejno energetyki odnawialnej, węglowej, jądrowej i gazowej. W każdym z nich rozprawię się z typowymi argumentami lobbystycznymi lub naszymi podświadomymi wyobrażeniami, które mogą być tylko częściowo prawdziwe, a może zupełnie błędne. Oczywiście łatwo jest przedstawiać kontrargumenty przeciwników, ale żeby sobie utrudnić, w każdym przypadku cytowane dane lub wykresy pochodzą z materiałów lub stron internetowych popierających gorących zwolenników danej technologii, organizacji branżowych, itp. Zapraszam…
Dziś odcinek 3 cyklu- 7 mitów energetyki jądrowej.
MIT 1- Cały świat inwestuje w energetykę jądrową, a technologie amerykańskie lub francuskie są dominujące.
Energetyka jądrowa jest wciąż jednym z podstawowych źródeł generacji na świecie. Inwestycje w energetykę jądrową przeżywają renesans, a dominującym typem reaktorów będą dostawy z USA lub Francji. Nie da się zbudować efektywnego i niskoemisyjnego systemu energetycznego w przyszłości bez energetyki jądrowej. I tak i nie…, a nawet raczej niektóre tezy są dyskusyjne. Sam rozwój energetyki jądrowej, który nabrał pewnej dynamiki w okolicach 2009-2010, został przystopowany wraz z Fukushimą i teraz znowu odbija się w górę. Jednak w porównaniu z innymi możliwościami produkowania energii jest to raczej powolny trend i w patrząc jednocześnie na planowane wycofywanie mocy z zatrzymywanych i starych elektrowni jądrowych, energetyka atomowa może tracić.
Co do samych inwestycji w bloki jądrowe – można powiedzieć, że to taki krok w przód i dwa kroki w tył lub krok w tył i dwa kroki w przód. Obecnie budowanych jest prawie 70 bloków z reaktorami (liczba fluktuuje) i planowanych jest prawie 100 kolejnych. Dominująca technologia to PWR, która prawie całkowicie zdominowała rynek. Ale już najbardziej ciekawa jest sytuacja geograficzna, mianowicie- gdzie stawiamy i skąd pochodzą reaktory. Całkowita dominacja Azji – większość nowych inwestycji to Chiny, w dalszej kolejce inne miejsca na terenie Azji (m.in. Indie) i Rosja. Europa i USA to właściwie inwestycje podtrzymujące rozwój technologii, aby zapewnić rozwój technologiczny, podstawowe miejsca pracy dla przemysłu jądrowego oraz ścieżkę kariery dla techników i dowódców łodzi podwodnych (USA, Wlk. Brytania, Francja – z uwagi na ograniczony czas przebywania w łodziach z napędem nuklearnym, większość wojskowych z tych krajów ląduje następnie w sektorze cywilnym, tylko Finlandia w Europie jest chlubnym wyjątkiem czysto cywilnego rozwoju technologii). Jeśli patrzeć na dostawców to wygrywa… Rosja. Największy udział w budowie maja WWER Rosatomu
Gdzie dynamika jest najwyższa? W Chinach i w Indiach i te czerwone trendy nie powiedziały jeszcze ostatniego słowa, ponieważ będą rosnąc jeszcze szybciej. Co interesujące, coraz więcej atomu jest w krajach bliskiego wschodu- Zjednoczone Emiraty Arabskie (już w budowie), Arabia Saudyjska oraz inne kraje, przynajmniej w oficjalnych strategiach budują moce mające pomóc gospodarce przy wyczerpywaniu się złóż ropy naftowej.
MIT 2- Odpady promieniotwórcze nie stanowią problemu.
Generacja energii elektrycznej w elektrowniach atomowych oparta jest na zjawisku przemian jądrowych, a wiec również powstawania kolejnych izotopów. Niewątpliwie powstają odpady, niektóre z nich toksyczne i promieniotwórcze i na dodatek z bardzo długimi okresami rozpadu. Konieczna jest więc racjonalna polityka odpadami i zrobienie „czegoś” z wypalonym paliwem. Problem od zawsze jest taki, że chętnie podnoszony przez organizacje jest „przeciw” jako podstawowy problem energetyki atomowej, ta natomiast odpowiada, że wszystko jest w porządku i problem nie istnieje. Jak zawsze- i tak i nie, argumenty dla wszystkich. Na początek sama wielkość i rodzaj odpadów nuklearnych – jest stosunkowo mała w porównaniu do innych typów energetyki. Generalnie ok 95% odpadów klasyfikowanych jako „nuclear waste” to rzeczy o bardzo małej radioaktywności (a więc nawet dopuszczane do dalszego przerobu i wykorzystania jako materiały) albo średniej, nie stanowiące dużego problemu nawet dla składowania. Problem dotyczy tej pozostałości (high-level waste). W wartościach bezwzględnych przedstawia się następująco: ocenia się, że corocznie przybywa ok 200 000 m3 materiałów radioaktywnych (energetyka) z czego 10 000 m3 klasyfikowanych jako high-level. Z inżynierskiego punktu widzenia nie są to wielkie liczby, choć te tysiące m3 mogą w pierwszych chwilach robić wrażenie, jednak musimy odrzucić hipokryzję i uświadomić sobie, że same najbardziej uprzemysłowione państwa OECD generują rocznie ok. 300 milionów (!!!) m3 substancji toksycznych jako odpady. Z tego też powodu, przemysł jądrowy problem odpadów traktuje mniej krytycznie, ponieważ (dla przemysłu) wydaje się on łatwo rozwiązywalny. Typowy reaktor 1000 MW wytwarza rocznie ok. 300 m3 nisko i średnio toksyczno-radioaktywnych odpadów rocznie (na specjalne składowiska) i ok 20 m3 (prawie 30 ton) zużytego paliwa, co potem przekłada się na ok 75 m3 zakapsułowanego w szkle, specjalnego odpadu na specjalne składowisko. Energetyka jądrowa traktuje więc to jako rodzaj standardowej procedury oraz jako jedna z nielicznych gałęzi przemysłowych jest zobligowana do pełnej kontroli wszystkich radioaktywnych i toksycznych odpadów. Ale jednak te nawet szczątkowe odpady są wyjątkowo wredne, wobec czego różne państwa stosują różne strategie postępowania.
Francja, jak również Niemcy, Wielka Brytania i Rosja opracowały i używają technologii recyklingu i przetwarzania wypalonego paliwa. Odzyskuje się możliwy do wykorzystania ponownie uran i pluton, a pozostałe high-level waste, kapsułuje się w specjalne szkło (wtedy jest już trzy razy mniej odpadów) i składuje się je na składowiskach specjalnego przeznaczenia. Szwecja (i część innych krajów europejskich) nie przerabia wcale, a zdecydowała się na całkowite składowanie w specjalnych składowiskach w wybranych podziemnych formach geologicznych, tu pojawia się pewien techniczny problem, gdyż samo wypalone paliwo wydziela ciepło, więc najpierw trzeba je chłodzić (nawet kilkanaście do 40 lat – co robi się w specjalnych basenach przy elektrowni). USA wybrały wariant szwedzki tylko z problemem ostatecznego składowiska wysokoaktywnych odpadów, bo na razie wszelkie HLW składowane są na terenie elektrowni jądrowych, nowe składowisko miało powstać w Nevadzie (Yucca Mountain), ale z uwagi na protesty jest mocno opóźnione i dyskutowane. Na naciski przeciwników energii atomowej albo delikatne zwrócenie uwagi przez konkurencję z recyklingiem, USA odpowiadają argumentem, że problem jest mniejszej wagi (mała liczba odpadów) i że w ciągu najbliższych 30 lat da się go rozwiązać i zwykle pokazywane są slajdy koncepcyjnych nowych reaktorów, które maja za zadanie przetwarzać wypalone paliwo (usuwać najbardziej aktywne i długowieczne radionukleoidy) albo że problem jest ogólnoświatowy i trwają poszukiwania światowego składowiska „HLV nuclear waste” i może będzie to USA, ale może też i jakiś kraj III świata. Problem jest więc zarówno techniczny (może i małe to składowanie i składowisko, ale trzeba jednak je zrobić) jak i z opinią społeczną, ponieważ okresy aktywności odpadów po 100 000 lat robią wrażenie.
MIT 3- Analizy bezpieczeństwa wskazują na całkowity brak zagrożeń.
Dyskutując o energetyce jądrowej, zawsze dojdzie się do tematu awarii jądrowych. Czarnobyl i Fukushima weszły na stałe do światowego słownika i niezależnie od tego, czy część naszego podświadomego strachu jest wygenerowana przez horrory czy quasi naukowe histeryczne opracowania – to na pewno te wielkie awarie chluby energetyce atomowej na pewno nie przynoszą. Są też bezpośrednio przyczyną obaw opinii publicznej i poza kwestiami finansowymi, podstawowym hamulcem rozwoju technologii. Odpowiedzią energetyki jądrowej jest coraz bardziej rygorystyczne podejście do zagadnień bezpieczeństwa i coraz bardziej wyrafinowane obliczenia bezpieczeństwa. Scenariusze potencjalnych problemów i awarii wałkuje się na wszystkie sposoby, jednocześnie mnożąc kolejne zabezpieczenia na najbardziej nawet hipotetyczne scenariusze. Z jednej strony coraz bardziej zwiększa to bezpieczeństwo, z drugiej naturalnie podraża inwestycje i stanowi koszmar dla banków zajmujących się finansowaniem. Rozwijane DSA (deterministyczne analizy bezpieczeństwa) oraz uzupełniane przez PSA (probabilistyczne) wskazują na coraz mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia tzw. severe accidents (ciężkiej awarii prowadzącej do częściowego choćby stopienia rdzenia reaktora) w nowych konstrukcjach Gen III +. Dziś mówi się o prawdopodobieństwach rzędu 10-9 co oznacza jedną hipotetyczną awarię na 50 do 100 000 lat pracy. Wcześniejsze konstrukcje zapewniały o 1 do 10 lub 20 000 lat minimum.
Ale awarie się zdarzają i wytłumaczenie, że zdarzyły się jednak trochę wbrew analizom bezpieczeństwa, nie do końca przekonują opinie publiczną. Pytania o bezpieczeństwo energetyki jądrowej mnożą się więc zawsze w dyskusjach ze zwolennikami odnawialnej. Czy więc analizy bezpieczeństwa są złe? Oficjalne agendy jądrowe przywołują typowe problemy każdego urządzenia we wczesnych latach eksploatacji – te 15 tys. reaktoro-lat można traktować jako okres rozruchowy, kiedy niespodziewane awarie spowodowały nowe inwestycje w zabezpieczenia i procedury i teraz powinniśmy być bardziej spokojni. Ale jeszcze bardziej techniczne i racjonalne podejście chyba powinno prezentować pogląd, że analizy bezpieczeństwa liczą właściwie, ale niestety do tej pory nie uwzględnialiśmy w nich wszystkich potencjalnych zagrożeń. Każda z wielkich awarii była spowodowano bowiem, czynnikiem, który nie istniał w obliczeniach i nie był rozpatrywany. A właściwie nawet kombinacja kilku takich czynników i na dodatek nieprzemyślanego działania człowieka, które nie mieściło się w głowie racjonalnym inżynierom. Niewłaściwie działanie pomiarów i układów sterowania (TMI), zła konstrukcja reaktora i dopuszczenie jej do eksploatacji (CZ), czy wreszcie, ekstremalne, nie zakładane do tej pory warunki (tsunami w F), ale jeszcze powiązane z błędami czy czasami bezmyślnością obsługi. Analizy bezpieczeństwa tego nie liczyły. Teraz jest już coraz lepiej, ale wciąż aktualne jest pytanie czy to na pewno wszystko? Ostatnie zawirowania polityczne przynoszą problem działań wojennych w strefach w których działają elektrownie jądrowe i nieuwzględniania możliwości celowego (militarnego) uszkodzenia reaktorów. O ile liczymy analizy i projektujemy obudowy bezpieczeństwa odporne na wypadek katastrof samolotowych to czy w ogóle jesteśmy w stanie zaprojektować urządzenia odporne na ataki militarne czy np. zagrożenia wojskowe dla obsługi (w końcu operatorzy dla pracy elektrowni czy tez jej wyłączenia są kluczowi, a czy można rozważać bezpieczną ich pracę w strefie działań wojennych). Wczoraj wydawało się to jakimś absurdem z książek science fiction, dziś patrząc na odległe, a może i bardzo bliskie do nas kraje, zaczynają mocno wpływać na hipotetyczne scenariusze. Miejmy nadzieję ze naprawdę tylko bardzo hipotetyczne.
MIT 4- Obecnie dostępne technologie są optymalne lub SMR jest prostym rozwiązaniem.
W kultowym filmie „Powrót do przyszłości” na samym końcu pierwszej części, doktor wynalazca Emmett Brown wraca wraz ze swoim wehikułem z podróży do roku 2015 (!!) i napełnia resztkami z puszki coli i skórką od banana – mały samochodowy reaktor.
Pomysł, żeby wielka energia atomowa była zamknięta w niewielkim urządzeniu i zasilała nasze maszyny albo domy lub niewielkie miasta, obecna była od początku komercjalizacji atomu. Udało się to praktycznie tylko dla napędu łodzi podwodnych (zasilane są kilkudziesięcio i więcej MW-towymi reaktorami), ewentualnie rosyjskich lodołamaczy. Natomiast wielokrotnie próbowano różnych konstrukcji cywilnych i cywilno-wojskowych i to w różnych krajach. Amerykanie przez dłuższy czas próbowali nawet zrobić wielki bombowiec (a może wielki samolot pasażerski) z napędem atomowym. Sam pomysł (poza może bombowcem) jest naprawdę niezły, ponieważ rozwidla się na dwie techniczne możliwości – zasilania odległych i niegościnnych obszarów (np. Arktyka) jak i modułowe konstrukcje pozwalające budować właśnie tyle MW, ile potrzeba, krok po kroku. Ten ostatni pomysł to SMR – Small Modular Reactors- odpowiedź na podstawowe niedogodności dzisiejszych konstrukcji – zbyt duże reaktory. Patrząc na to co mamy na rynku, to jednostki Gen III+ z mocami jednostkowymi ponad 1000 MW. Było to może i koncepcyjnie rozsądne dla zcentralizowanych systemów i ekonomiczne (im większa moc tym koszt produkcji mniejszy). Ale obecny system energetyczny wypełniany coraz większą ilością małej jednostkowo energetyki odnawialnej i ze wciąż zmniejszająca się mocą rezerwową przestaje lubić takie wielkie jednostki (jej ewentualne wypadniecie lub chwilowa usterka prowadzi do zakłóceń całego systemu). Drugim jeszcze większym problemem jest koszt inwestycyjny – duży w jądrówce i bardzo duży jeśli chce się postawić od razu 1000 MW. Pomysłem na to jest SMR – coś zestandaryzowanego i modułowego o mocy od 10 do 300 MW, prosty, sprawdzony reaktor jądrowy, który można budować „just as you need” np. jako przyszłą rekonstrukcję wycofywanych bloków węglowych – po kolei np. 200 MW za każdy, rok po roku. Myślano także o zupełnie małych SMR (np. kilkanaście MW Toschiby), ale za to całkowicie bezobsługowych przez cały okres eksploatacji – byłby to świetny pomysł na odległe połacie Arktyki gdzie ciężko transportować paliwo, a OZE może być zawodne.
Niestety, śledząc aktualne postępy – nie idzie wszystko tak łatwo jak zapowiadano. Projekty SMR reaktywowano w wielu krajach od USA, Rosji po Koree i pojawiły się nawet konkretne daty – niestety już przekroczone. Żadna z konstrukcji SMR w USA nie uzyskała do tej pory licencji od NCR (Nuclear Regulatory Comission), trwają prace nad tzw. Design Certification Application – obecnie przesuwanym na 2016, a od tego jeszcze pewnie minie kilka lat na pierwszą pełną licencję i pozwolenia na budowę, a więc tam SMR w podobnym terminie jak polska elektrownia jądrowa. Jest kilka projektów na świecie – Chiny, Argentyna i Rosja z planami na 2017-2018, ale jest to raczej skala pilotowa lub doświadczalna. Rosjanie maja zresztą pomysł na swoje SMR-y, na statkach jako rodzaj pływającej elektrowni – dociąganej do miejsca, gdzie jest akurat zapotrzebowanie, a brak mocy wytwórczych, oczywiście musi być to raczej przy brzegu oceanu. Toshiba planowała coś bezobsługowego pod nazwą 4S (Super Safe, Small and Simple) co miało być uruchomione na Alasce w Galena nawet w 2013, jednak terminy zniknęły a sam projekt jest pod znakiem zapytania. Pomysły są dobre, a można nawet powiedzie, że świetne, ale sama realizacja pokazuje, że energetyka jądrowa obecnie spętana jest proceduralizacją i certyfikacją i wymaga gigantycznych nakładów badawczych oraz czasu, a teraz w inwestycjach stawia się na projekty łatwe i szybkie jak film czy gra komputerowa.
MIT 5- Przyszłość energetyki jądrowej to ciepłownictwo.
Specyfika techniczna najpopularniejszych reaktorów typu PWR to między innymi relatywnie niskie parametry pary (w porównaniu z elektrowniami klasycznymi). Przy też niskich kosztach samego paliwa i już eksploatacji elektrowni, jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków rozwoju to jest ciepłownictwo. Ewidentnie termodynamicznie jak i pewnie ekonomicznie najbardziej opłacalne jest połączenie w elektrowni jądrowej wytwarzania energii elektrycznej z wytwarzaniem ciepła.
Powyższe koncepcje obecne były w energetyce jądrowej zawsze i od czasu do czasu odradzają się jak feniks z popiołów. Prace nad elektrociepłowniami jądrowymi i zasilaniem wielkich miast nie tylko w energię, ale i w ciepło, prowadzili oczywiście Rosjanie, ale nawet teraz pojawia się to w pomysłach polskich, szwedzkich czy nawet fińskich (prezentowany powyżej koncept zasilania Helsinek z nowego bloku w elektrowni Lovisto). W Polsce odżywa tak jak odżywa i przygasa program jądrowy, a elektrociepłownie jądrowe wskazywane są jako optymalny pomysł na wycofanie w przyszłości starych elektrociepłowni węglowych. Pomysł nawet dla mniejszych miast- (np. inicjatywa Radomia) jeśli zadziałałby łącznie z rozwojem SMR (małych reaktorów), tylko że te niestety też mają opóźnienia. Mimo wszystko jestem sceptyczny. Problem ewidentnie nie leży w ekonomii, a w odbiorze społecznym. Energia elektryczna jest „zmieszana” w sieciach przesyłowych i dystrybucyjnych i nie jesteśmy w stanie sprawdzić czy wyprodukował ją wiatrak, blok węglowy czy reaktor. Nie mamy z nią też kontaktu bezpośrednio (chyba, że przez porażenia) wobec czego nie ma problemu psychologicznego. Zupełnie inaczej jest w przypadku gorących kaloryferów sieci ciepłowniczej czy też ciepłej wody w wannie. Już widzę (i słyszę) oczami wyobraźni – telefony zaniepokojonych użytkowników wanien w domach, że „woda świeci” albo „ta radioaktywność przechodzi przez kaloryfery” i tym podobne. To chyba problem nie do przeskoczenia i żadne udowadnianie poziomów bezpieczeństwa, pokazywanie separowanych obiegów, pomiarów czy innych wyrafinowanych urządzeń – dla większości obywateli „nikt Czarnobyla mi w wannie nie będzie robić”.
MIT 6- Najtańsza jest możliwość inwestycji w nowe źródła, ale co z liczeniem ryzyka?
Jaki rodzaj elektrowni jest najtańszy? To niekończące się dyskusje ekspertów, polityków, lobbystów i osób nie mających z energetyką nic wspólnego. W zależności od zaangażowania danej publikacji (na zielono, jądrowo lub czarno) koszty mogą być różne, bo też tak jest naprawdę. Koszt budowy to nie jest sam koszt dostawy energii elektrycznej (tu jądrowa ma największe koszty budowy, ale potencjalnie jak liczyć kilkadziesiąt lat bezproblemowej pracy to też i najtańszą energię). Finalny koszt energii może zależeć od danego państwa, lokalizacji, technologii czy nawet samych sposobów finansowania – pole do inżynierii finansowej lub publikacyjnej jest więc duże. Najczystsza formą są chyba aukcje cen wsparcia dla danej technologii (rozumiane jako gwarantowane ceny dla odbioru energii) – możliwe dla porównania tylko w Wielkiej Brytanii, gdyż tam jest to możliwe. „Strike price” koszty po jakiej sprzedają energię w ostatnich aukcjach –wiatr na lądzie 80 funtów za MWh, wiatr na morzu 120 funtów za MWh, a wynegocjowane wsparcie dla nowej elektrowni Hinkley Point C to koszt 92,5 funta. Znowu – wiatrowe jednostki są mniejsze i nieprzewidywalne, jądrowa pracująca w podstawie i kontrakt dłuższy. Na dziś pewnie jednak aktualny jest argument, że elektrownia wiatrowa na morzu nie jest tańsza od atomowej.
Pamiętać jednak trzeba o dzisiejszej awersji do ryzyka w każdym z projektów inwestycyjnych. Energetyka jądrowa ryzyka niesie wiele. Regulacyjne – jak niemiecka decyzja o zamknięciu tego przemysłu i gigantyczne straty koncernów, bo musza zamykać elektrownie przed terminem ich technicznego zestarzenia. Finansowe – z uwagi na wielkie koszty inwestycyjne na początku i każdy problem z terminem oddania obiektu, który generuje techniczne straty. I też to techniczne i operacyjne – czy nie zdarzy się kolejne, nieprzewidywalne i nieprawdopodobne zdarzenie jak Fukushima i ile będzie to będzie kosztować. Oficjalne dane z raportu Wordnuclear mówią o 10 miliardach odstawienia rektorów, 25 miliardach dekontaminacji (usunięcia skażeń) i spodziewanych ponad 60 miliardów odszkodowań. Kładzie to koncern TEPCO na łopatki i jest przestrogą dla innych inwestorów.
MIT 7- Lokalizacja elektrowni to nie problem, a sama budowa to standardowa procedura.
Wydaje się, że jeśli uporamy się z finansami to cała reszta to tylko działanie techniczne i właściwie fraszka. Niestety nie – problem jest zarówno z lokalizacją samego obiektu, a potem z samą budową. Lokalizacja elektrowni (w Europie) to kwintesencja, na pewno słusznego podejścia środowiskowego. Ale w praktyce blokuje to możliwość zbudowania nowych obiektów energetycznych typu ‘green field” – w nowej lokalizacji. Pozwolenie środowiskowe, protesty lokalnych i zewnętrznych organizacji, podejście NIMBY (not in my backyard) – każdy chce energii, ale nikt nie chce elektrowni koło domu – to wszystko nakłada się na siebie. A patrząc jeszcze na wymagania obecnych technologii (wysokie bo technologie niezbyt optymalne – duże bloki) – dostęp do wody do chłodzenia, rozbudowana sieć przesyłowa to mamy dokładnie taki problem jak w polskim programie jądrowym – mamy program i decyzję na niby-tak, ale gdzie ma być elektrownia i kiedy, to już gorzej. Niestety coraz bardziej jestem przekonany, że nowe inwestycje energetyczne mogą mieć jedynie charakter odtworzeniowy – czyli mogą być budowane tylko na miejscu istniejących elektrowni dla wymiany lub rozbudowy istniejących bloków. Miejsce jest i okoliczni mieszkańcy są przyzwyczajeni, a nawet korzystający z sąsiedztwa. Inaczej będzie trudno, no chyba żeby adaptować bazy wojskowe gdzie mieszkańcy nie mieli dotąd wstępu.
A sama lokalizacja to dopiero początek technicznego wyzwania. Niestety energetyka jądrowa dziś dostarcza też wielu kontrargumentów – dzisiejsze inwestycje nie są kończone w terminie i w budżecie. Po części można wrzucić to na karb nowych technologii (np. pierwsza budowa EPR-ów czy AP 1000), ale efekt dla inwestorów i polityków, czy też samej opinii publicznej jest negatywny. Tylko Chiny radzą sobie dobrze, ale jest to raczej problem samego dostępu do informacji i centralnego podejścia do finansowania i zapewnienia zasobów dla inwestycji(ludzie, maszyny). Żeby poprawić swoją konkurencyjność, energetyka jądrowa desperacko potrzebuje projektów zrealizowanych w terminie, z nieprzekroczonym budżetem i gładko przechodzących przez próby odbiorowe. Na razie idzie jak po grudzie.
Jeden komentarz do “7 mitów ENERGETYKI JĄDROWEJ”