Energetyka Jutra - OZE Atom Magazynowanie energii
Strona główna > Artykuły

Obecne perspektywy energetyki jądrowej

Opublikowany 16 marca 2016 przez Stanisław Jagielski
Obecne perspektywy energetyki jądrowej

źródło: Flickr/IAEA Imagebank/CC BY 2.0

Od początku lat osiemdziesiątych rozwój światowej energetyki jądrowej wydawał się coraz bardziej uśpiony nie nadążając za wzrostem zapotrzebowania na energię elektryczną. Działo się to głównie w krajach zachodnich w wyniku czego globalny udział atomu w produkcji elektryczności spadł z 17% do około 11% w 2000 roku. Rosnące zapotrzebowanie na źródła energii gwarantujące niskie emisje dwutlenku węgla, stały koszt produkcji oraz bezpieczeństwo energetyczne dało energetyce jądrowej przeżyć „renesans” w pierwszej dekadzie 21 wieku. W roku 2010 na świecie zaczęto budowę 16 nowych bloków energetycznych, wówczas najwięcej od 25 lat. Całkowite załamanie tej tendencji nastąpiło po katastrofie reaktora w Fukushimie w marcu 2011 roku. Niemcy zaczęły całkowite wygaszanie 8 reaktorów , a 48 czynnych bloków w Japonii zostało odłączonych od sieci do końca 2014 roku, światowa produkcja energii w elektrowniach atomowych spadła o 10%. Wzrost strachu przed technologiami atomowymi w światowej opinii publicznej oraz gwałtowny wzrost produkcji gazu łupkowego w USA nakazały zrewidowanie wszelkich planów oraz prognoz dotyczących dalszego rozwoju i roli energetyki jądrowej.

Perspektywy dla atomu wydają się jednak pozytywne. Z początkiem 2014 roku zaczęto na świecie budowę rekordowej liczby 72 nowych bloków jądrowych (choć na dzień dzisiejszy 62 z nich jest wciąż nieukończona). Według planu „2 stopni Celsjusza” globalna moc zainstalowana z dzisiejszych 396 GW ma wzrosnąć do 930 GW w 2050 roku z 17% udziałem energetyki jądrowej (nie wliczając ewentualnych technologii związanych z fuzją).

Plan „2 stopni Celsjusza” (2DS) – porozumienie osiągnięte na zeszłorocznym szczycie klimatycznym w Paryżu, zakłada rozwój technologii w energetyce pozwalających na ograniczenie emisji dwutlenku węgla o połowę w 2050 roku w stosunku do roku 2009. Wówczas długofalowy średni wzrost temperatury na świecie miałby nie przekroczyć dwóch stopni Celsjusza.

Dlaczego świat potrzebuje atomu w energetyce

Po pierwsze wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną. Stara infrastruktura energetyczna w USA i Europie wymaga zastąpienia nowoczesną. Coraz większe braki wody pitnej związane ze wzrostem populacji i płynąca z nich konieczność odsalania wody morskiej co pochłania ogromne ilości energii. Najnowsze technologie w motoryzacji związane z napędami elektrycznymi (ładowanie w nocy) oraz wodorowymi (produkcja wodoru) zwiększają podstawowe obciążenie sieci elektrycznej podczas doby. Elektrownie atomowe ze względu na wysoką moc oraz brak możliwości zatrzymania reaktora przejmują obciążenie podstawowe (o najniższym koszcie produkcji). Dlatego właśnie to energetyka jądrowa będzie musiała sprostać wzrostom zapotrzebowania w najbliższych dekadach.

Następnie bezpieczeństwo dostaw energii. Ceny elektryczności produkowanej ze spalania węgla, a tym bardziej gazu są czułe na zmienność cen tych surowców. Ich dostawy są często przedmiotem uwarunkowań geopolitycznych. Moc płynąca z turbin wiatrowych czy sieci fotowoltaicznych ściśle zależy od warunków pogodowych. Gęstość energetyczna uranu oraz możliwość taniego i bezpiecznego przechowywania zapasów tego paliwa przedstawia atom jako najkorzystniejszy z punktu widzenia bezpieczeństwa energetycznego.

Po trzecie to co najważniejsze dla planu „2 stopni Celsjusza” czyli konieczność wprowadzania niskoemisyjnych źródeł energii. Na dzień dzisiejszy rozwój energetyki jądrowej jest odpowiedzialny za globalną redukcję emisji od 1.3 do 2.6 gigaton (Gt) dwutlenku węgla rocznie (zakładając że zastępuje ona jednostki gazowe lub węglowe). Według tego scenariusza do roku 2050 atom będzie odpowiedzialny za 13% redukcji w światowej emisji w sektorze energetycznym, w samej Unii Europejskiej o 23% a w Korei o 24%. Zatem bez budowania nowoczesnych bloków jądrowych z pewnością nie uda się osiągnąć zamierzonych celów w zakresie ochrony środowiska.

W końcu może się pojawić argument konieczności zapewnienia stabilności sieci elektroenergetycznych. Szeroko wdrażane i dotowane technologie odnawialnych źródeł energii zapewniają wysoką, ale przede wszystkim zmienną moc wejściową do sieci. W celu uniknięcia ewentualnej utraty zasilania należy zapewnić bezpieczne wytwarzanie energii elektrycznej zasilającej stałe obciążenie podstawowe. Co więcej rośnie możliwość dostosowywania produkcji w elektrowniach jądrowych do zmiennych, ponadpodstawowych obciążeń sieci w ciągu doby. Jednakże takie rozwiązania możliwe są przy znacznym (ponad 60%) udziale elektrowni atomowych w zasilaniu danej sieci.

Co czeka Energetykę Jądrową w ramach realizacji strategii 2DS

Globalny koszt inwestycji pozwalających na osiągnięcie 930 GW mocy zainstalowanej w 2050 roku szacowany jest na około 4.4 tryliona dolarów. Z tej sumy 40% zostanie pochłonięte przez kraje należące do OECD, aby przedłużyć żywotność pracujących bloków i zwiększyć ich wydajność. Już na dzień dzisiejszy w USA 70% czynnych reaktorów otrzymało przedłużenie licencji o następne 20 lat co daje całkowity czas pracy równy 60 lat. W Europie wiele bloków dochodzących do 40 lat działania pozostanie czynnych przez co najmniej 10 najbliższych lat.

Kolejnym trendem jest budowanie nowych, chłodzonych wodą reaktorów III generacji o lepszych technologiach paliwowych, poprawionych parametrach termodynamicznych, pasywnych systemach bezpieczeństwa i daleko posuniętej standaryzacji. Będą tu dominowały duże (1000-1700 MW) reaktory z wodą wrzącą lub wodą pod ciśnieniem. Obecnie najwięcej reaktorów tego typu powstaje w krajach Azjatyckich (Chiny, Indie). Same Chiny, które w 2050 roku będą odpowiedzialne za 1/3 mocy zainstalowanej wydadzą jedynie około tryliarda dolarów. Ceny wytwarzania energii z atomu są tam znacznie niższe niż w Europie czy USA ze względu na posiadanie nowoczesnych bloków i niższe koszty pracy.

Plan zakłada duży nacisk na rozwój modułowych bloków jądrowych małej mocy (SMR). Mogłyby powstawać w krajach o małych sieciach energetycznych, niezdolnych do obsługi dużych reaktorów czy do zastosowań nieelektrycznych takich jak zasilanie sieci ciepłowniczych czy procesu odsalania wody. Kilka reaktorów tego typu jest już w trakcie powstawania w USA, Chinach czy Korei. Aby ta technologia mogła jednak dowieść swojej opłacalności rządy krajów oraz przemysł muszą współpracować na rzecz zwiększenia liczby prototypów i projektów z tym związanych, rynki powinny stać się bardziej otwarte. Na końcu pozostaje jeszcze kwestia rozwoju oraz implementacji technologii reaktorów IV generacji czy wykorzystania fuzji jądrowej. Nie spodziewamy się jednak by te rozwiązania mogły zacząć pracować w pierwszej połowie obecnego stulecia.

Główne bariery dla realizacji strategii

Najpowszechniej rozpoznawaną przeszkodą w rozwoju energetyki jądrowej pozostaje brak akceptacji opinii publicznej. Po katastrofach w Czarnobylu czy Fukushimie powszechny strach przed atomem, choć niezrozumiany dla inżynierów (przy 19,000 ofiar tsunami nikt nie zginął w wyniku wybuchu reaktora czy napromieniowania) pozostaje wciąż silny i potęgowany przez polityków. Mimo zapewnień ekspertów ludzie nie chcą mieszkać w pobliżu elektrowni jądrowej czy miejsca składowania odpadów. Edukacja społeczeństw staje się zatem jednym z głównych elementów poprawy bezpieczeństwa w technologiach jądrowych.

Zwiększone koszty inwestycji związane z narzuceniem technologii reaktorów III generacji oraz fakt, iż decyzja o budowie jest często decyzją polityczną znacznie utrudniają planowanie rozwoju energetyki jądrowej w czasie. Same zapewnienia o przedłużaniu licencji dla starych bloków atomowych nie wystarczają operatorom, aby inwestować w rewitalizację i sprostać wymogom bezpieczeństwa i osiągów. Potrzebna jest wieloletnia strategia rozwojowa i klarowna polityka rządu. Konkurencyjność taniej energii z atomu może być także zachwiana przez niskie ceny gazu w Stanach Zjednoczonych czy narzucenie dużego udziału źródeł odnawialnych w Unii Europejskiej.

Obecny średni wiek reaktorów na świecie oraz galopujący wzrost zapotrzebowania na energię bez wątpienia zmusi energetykę jądrową do wrzucenia drugiego biegu w rozwoju. Poza tym pozostaje jeszcze kwestia wykorzystania fuzji. Inżynierowie nie spoczną dopóki nie uda im się stworzyć „słońca na ziemi”, choć pewnie nie nastąpi to w ciągu najbliższych 40- 50 lat. Czy uda się osiągnąć „2 stopnie”? Byłbym sceptyczny bo pewnie w 2050 już nikt nie będzie o tym pamiętał.

Źródła: World Nuclear Association, International Energy Agency, World Energy Outlook 2015
Więcej artykułów
· Powyżej punktu krytycznego

Martyna Lis - 4 kwietnia 2016

· BMW i3 – Ekologia i design

Martyna Lis - 14 marca 2016

· Szkic fuzji w Europie

Marek Bilnicki - 14 marca 2016

Polub nas na Facebook-u!
Szukaj