Autor: Mirosław Ciesielski

Wykładowca akademicki, opisuje rynki finansowe, zmiany na rynku fintechów i startupów

Energia jądrowa ciągle w grze

Energia atomowa nie jest traktowana jako odnawialna, ale może być paliwem przejściowym w drodze do gospodarki bezemisyjnej. Obecnie na świecie buduje się około 50 elektrowni jądrowych, a nadzieją sektora są reaktory modułowe i tor, który mógłby zastąpić uran.
Energia jądrowa ciągle w grze

(©Envato)

Udział energetyki atomowej w produkcji energii elektrycznej na świecie spada od 1996 r. Osiągnął wówczas 17,5 proc., natomiast w 2020 r. wyniósł 10 proc. – wynika z analizy „The World Nuclear Industry. Status Report 2021”.  Katastrofa w Fukushimie w 2011 r. przyśpieszyła ten trend i pociągnęła za sobą olbrzymie koszty finansowe, które przekroczyły 220 mld dolarów (m.in. wydatki na demontaż, zabezpieczenia, rekompensaty). Będą one jednak dalej rosły, gdyż stopione reaktory ciągle wymagają chłodzenia, co powoduje powstawanie dużych ilości zanieczyszczonej wody, a to grozi katastrofą ekologiczną.

Do wypierania energii atomowej najbardziej w ostatnich latach przyczyniają się jednak spadające koszty energii odnawialnej. Ponad 10 lat temu energia solarna była najdroższym źródłem elektryczności, obecnie jest najtańsza, a pozyskanie energii z atomu kosztuje cztery razy więcej. Co prawda, ta ostatnia metoda zapewnia stabilną podaż prądu, ale jest mało elastyczna, gdyż raz uruchomione reaktory muszą pracować bez przerwy, również ze względu na wysokie koszty ich budowy. Źródła odnawialne przyciągają coraz więcej inwestycji – w 2020 r. było to ponad 300 mld dolarów, podczas gdy inwestycje w reaktory atomowe były 17-krotnie niższe.

Atom na świecie i w Europie

W połowie 2021 roku w 33 krajach na świecie funkcjonowało 440 reaktorów atomowych, o siedem więcej niż rok wcześniej, ale o 23 mniej niż w 2002 r. Średni wiek reaktorów to 31 lat, ale co piąty działa ponad 41 lat. Największy udział w globalnej produkcji energii atomowej miały: USA (30,9 proc.), Chiny (13,5 proc.), Francja (13,3 proc.), Rosja  (7,9 proc.) oraz Korea Płd. (6 proc.). W sumie, jak wynika z analizy Światowego Forum Ekonomicznego, zaledwie 15 krajów na świecie odpowiada za 91 proc. globalnej produkcji energii jądrowej. Dzięki wysokiemu udziałowi w krajowym miksie energetycznym największe znaczenie miała jednak we Francji (70,6 proc.), na Słowacji (53,1 proc.), Ukrainie (51,2 proc.), Węgrzech (48 proc.) oraz w Bułgarii (40,8 proc.).

Zaledwie 15 krajów na świecie odpowiada za 91 proc. globalnej produkcji energii jądrowej.

Dla niektórych krajów, m.in. dla USA (19,7 proc. udziału), było to podstawowe źródło energii pozyskiwanej bez wykorzystania paliw kopalnych (52 proc.). Amerykańska atomistyka ciągle jeszcze zmaga się z konsekwencjami porażki, której w 2017 r. doznała kontrolowana przez Toshibę firma Westinghouse Electric. Nie ukończyła dwóch projektów w Georgii i Karolinie Południowej i spisała na straty 6,1 mld dolarów, występując do sądu z wnioskiem o ogłoszenie upadłości. Z tej perspektywy zadeklarowane przez prezydenta Joe Bidena 2,5 mld dolarów na nowe technologie atomowe wydaje się kwotą dość skromną.

Najwięcej (20) elektrowni atomowych w ostatnich latach uruchomiono w Chinach w ramach pięcioletniego planu transformacji energetycznej. Dalszych 18 jest w budowie, a to jedna trzecia całkowitej liczby nowych elektrowni na świecie. Plany są znacznie ambitniejsze i zakładają uruchomienie 150 nowych reaktorów do 2035 r., co wiąże się inwestycjami o wartości 440 mld dolarów. W Państwie Środka podaż energii ze źródeł odnawialnych rośnie i będzie rosnąć znacznie szybciej. Jak podaje Narodowy Urząd Energetyczny Chin, w 2020 r. podłączono do sieci reaktory o mocy 2 gigawatów (GW), aż 72 GW pochodzi z turbin wiatrowych, a 48 GW produkują panele fotowoltaiczne.

W 2020 r. do grona producentów energii atomowej dołączyła Białoruś i Zjednoczone Emiraty Arabskie. Liczba czynnych elektrowni atomowych w następnych latach będzie jednak spadać, gdyż rocznie może być zamykanych 10 zakładów, podczas gdy liczba uruchamianych nie przekroczy czterech w ciągu roku. Ich konstrukcja i utrzymanie stają się coraz droższe. W czasie ubiegłej dekady całkowite koszty budowy i eksploatacji wzrosły o jedną trzecią w przypadku elektrowni atomowych, tymczasem koszty instalacji fotowoltaicznych spadły o 90 proc., a wiatrowych o 70 proc.

W Unii Europejskiej elektrowniami jądrowymi nie dysponuje 14 państw. W latach 1990–2004 produkcja elektryczności na bazie atomu w UE wzrosła o niemal 27 proc., ale w 2020 r. była już o 25 proc. niższa niż 15 lat wcześniej. Wynika to głównie z decyzji o zamykaniu elektrowni jądrowych w Niemczech, gdzie jej produkcja zmniejszyła się aż o 61 proc. – wynika z danych Eurostatu. Największym producentem w UE była Francja, która generowała prawie 52 proc. podaży energii nuklearnej, daleko w tyle pozostawiając Niemcy (9,4 proc.), Hiszpanię (8,5 proc.) i Szwecję (7,2 proc.). W analizowanym okresie produkcja wzrosła natomiast w Rumunii (103, 6 proc.), na Węgrzech, w Holandii, Czechach, Słowenii i Finlandii. Oprócz Niemiec spadek odnotowały przede wszystkim: Szwecja (-26,5 proc.), Belgia (-26,2 proc.) i Francja (-21,4 proc.), a Litwa w 2009 r. całkowicie zamknęła instalacje jądrowe.

Francuska energetyka wezwała na pomoc Herkulesa

Europa nie dysponuje własnymi pokładami uranu niezbędnego do przeprowadzania reakcji jądrowej i produkcji nuklearnej pary wodnej, która napędza turbiny. Największymi dostawcami tego pierwiastka do UE według danych Euratom Supply Agency są: Niger (20,3 proc.), Rosja (20,2 proc.), Kazachstan (19,2 proc.), Kanada (18,4 proc.) i Australia (13,3 proc.), a także Brazylia, Chiny, Indie i Afryka Południowa. Do reakcji jądrowej potrzebne jest jednak wzbogacanie uranu, a w Europie odbywa się to tylko w zakładach w Niemczech, Holandii i Francji.

Komisja Europejska rozważa uznanie energii jądrowej za paliwo przejściowe na drodze do dekarbonizacji na kontynencie. Sprzeciwiały się temu dotychczas Niemcy, którzy realizują plan zamykania zakładów nuklearnych. Natomiast Francja z oczywistych powodów popiera stanowisko Komisji. Podobną postawę zajmuje Wielka Brytania, gdzie w zeszłym roku 16 proc. elektryczności było generowane przez 13 reaktorów jądrowych w 6 zakładach. To jednak znacznie mniej niż pod koniec lat 90., kiedy atom dostarczał 25 proc. energii elektrycznej. Zagrożeniem dla brytyjskiego atomu jest jednak offshorowa morska energetyka wiatrowa. Dostarcza ona prąd o połowę tańszy niż ten, który ma generować elektrownia Hinkley Point w Somerset. Jej budowa trwa od 2010 r., a całkowity koszt wzrósł z 18 do 23 mld funtów.

Małe reaktory, duże nadzieje

Tańszy prąd można uzyskać z małych reaktorów modułowych (SMR), do których budowy na Wyspach przygotowuje się Rolls Royce. Firma uzyskała 450 mln funtów od rządu i prywatnych inwestorów, co ma zapewnić finansowanie na wstępnym, inżynieryjnym etapie inwestycji, trwającym trzy lata. Pierwsze reaktory mogłyby zostać uruchomione w 2031 r.  Modułowymi reaktorami zainteresowana jest także Polska, a budowę czterech takich jednostek o mocy 77 MW zakłada podpisana w lutym przez KGHM umowa z amerykańską firmą NuScale Power. Pierwsza instalacja SMR powstać ma w Polsce w 2029 r. Podobnymi reaktorami w partnerstwie z GE Hitachi Nuclear Energy jest zainteresowany Orlen, który w tym celu powołał spółkę wraz z chemicznym koncernem Synthos, kontrolowanym przez Michała Sołowowa.

Pierwsza instalacja małych reaktorów modułowych (SMR) ma powstać w Polsce w 2029 r.

Reaktory SMR są – na różnych etapach realizacji – także w Argentynie (projekt CAREM-25) i Kanadzie (Moltex i Hotec) – jak informuje Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej. W grudniu chińska Agencja Energii Nuklearnej poinformowała o podłączeniu do sieci 200-megawatowej jednostki w prowincji Shandong oraz o testach innego reaktora, który zostanie uruchomiony w połowie 2022 roku. Te nowoczesne reaktory czwartej generacji są chłodzone gazem, a do produkcji prądu zamiast wody służy podgrzewany hel. Są znacznie bezpieczniejsze od tradycyjnych i mogą się automatycznie wyłączać w razie zagrożenia przegrzaniem. Oparte na nich instalacje są skalowalne, tzn. umożliwiają dokładanie kolejnych modułów, dzięki czemu mogą być budowane w zakładach produkcyjnych, a nie od razu w docelowych lokalizacjach, co obniża koszty.

Innowacyjną metodę produkcji energii nuklearnej opartą na torze, a nie na uranie wdraża szwajcarski startup Transmutex. Tor jest metalem znacznie łatwiej dostępnym, mniej radioaktywnym niż uran i występuje w skałach praktycznie na wszystkich kontynentach. Technologia jego rozszczepiania jest nieco inna, bo wymaga znacznie szybszego akceleratora cząsteczek niż w przypadku uranu, a reakcję łańcuchową można zatrzymać, co czyni ją bezpieczniejszą. Pozostawia też mniej radioaktywnych odpadów, a ich neutralizacja trwa 300 lat zamiast kilku tysięcy, jak w przypadku tradycyjnych reaktorów.

Problemy ukraińskiej energetyki

Jak twierdzi założyciel firmy Federico Carminati, produkty uboczne procesu rozszczepienia atomów nie mogą służyć do produkcji bomby jądrowej, więc zastosowanie tej technologii może przeciwdziałać rozprzestrzenianiu broni atomowej. Co więcej, jako paliwa częściowo można używać odpadów z tradycyjnych reaktorów. Dodatkowo niektóre pozostałości procesu będzie można przechowywać po przekształceniu ich w ciała stałe – proces ten nazywa się transmutacją, od czego wywodzi się nazwa firmy. Transmutex współpracuje z Paul Scherrer Institute, głównym szwajcarskim centrum badawczym w zakresie nauk technicznych i inżynieryjnych. Prototyp reaktora ma być zaprezentowany za około 10 lat, a całkowity koszt jego budowy to 1,5 mld CHF. Na razie założony w 2019 r. start-up pozyskał od inwestorów 8 mln CHF. Nad odmienną technologią reakcji jądrowej wykorzystującą tor pracują Chińczycy, którzy planują uruchomić elektrownie jeszcze w tym roku. Z kolei TerraPower, przedsiębiorstwo założone przez twórcę Microsoftu Billa Gates’a, rozwija technologię wykorzystującą sód. Znajdzie ona zastosowanie w minireaktorach jądrowych, które będzie można zbudować znacznie szybciej niż tradycyjne.

Energetyka atomowa nie jest źródłem emisji gazów cieplarnianych, więc może być uznana za przyjazną dla klimatu. Groźne mogą być natomiast odpady radioaktywne, a całkowite, wieloletnie koszty ich przechowywania są ogromne – tylko w USA w 2019 r. przekroczyły pół biliona dolarów. Same reaktory są jednak wrażliwe na zmiany klimatu. Ich wydajność zmniejszają fale upałów i susze, które w Europie wymusiły okresowe zamknięcia niektórych instalacji, ostatnio w 2018 r. Problemem są także huragany i tajfuny grożące zalaniem reaktorów, głównie w USA i Azji.

Zagrożeniem dla elektrowni atomowych, szczególnie w krajach słabiej rozwiniętych, jest też przestępczość zorganizowana – szantaże, wymuszenia czy korupcja. W Japonii ujawniono, że za zatrudnianiem pracowników do budowy zakładów i rekrutacją ich personelu przez wiele lat stała Yakuza. Te zagrożenia dodatkowo zwiększają ryzyko i koszty związane z energetyką atomową. Jej głównym walorem w procesie zielonej transformacji energetycznej może być stabilizacja podaży energii w zmiennych warunkach klimatycznych, od których coraz silniej będzie zależeć produkcja energii odnawialnej.

(©Envato)

Otwarta licencja


Tagi


Artykuły powiązane

Atom daje tanią energię i niskie emisje

Kategoria: Ekologia
Uranu wystarczy na co najmniej 200 lat, a może nawet na dziesiątki tysięcy lat – mówi dr inż. Andrzej Strupczewski, profesor Narodowego Centrum Badań Jądrowych.
Atom daje tanią energię i niskie emisje

Francuska energetyka wezwała na pomoc Herkulesa

Kategoria: Analizy
Quasi-monopolista rynku energii – EDF znajduje się w impasie. Restrukturyzacja jest nieuchronna, ale opór przeciw niej ogromny. Chodzi o wiele rzeczy: transformację w kierunku OZE, przyszłość atomu, a nawet suwerenność energetyczną kraju.
Francuska energetyka wezwała na pomoc Herkulesa

Cenowe napięcie

Kategoria: Analizy
W najbliższych latach prąd będzie znacznie drożał niemal w całej UE, także w Polsce. To właśnie nasz kraj poniesie największe koszty związane z transformacją sektora elektroenergetycznego, wymuszoną przez unijną politykę klimatyczną.
Cenowe napięcie