W dyskusjach o energetyce jądrowej można zauważyć radykalną polaryzację stanowisk: zarówno przeciwnicy energetyki jądrowej jak i jej zwolennicy prezentują jednostronne poglądy, a nie zgadzające się z nim osoby są rutynowo oskarżane o bycie wrogami ludzkości. Tymczasem energetyka jądrowa – jak zresztą każde wielkoskalowe źródło energii – ma swoje realne plusy i minusy, które należy brać pod uwagę w dyskusjach o kształcie przyszłego systemu energetycznego – pisze Marcin Popkiewicz* w dalszej części dyskusji BiznesAlert.pl o strategii energetycznej.
Stan obecny
Idea działania elektrowni jądrowej jest bardzo prosta. W standardowej elektrowni węglowej spalamy węgiel, ciepło odparowuje wodę (pod wysokim ciśnieniem) i ogrzewa parę wodną, która rozprężając się napędza turbinę kręcącą wytwarzającym energię generatorem. W elektrowni jądrowej kluczowa różnica polega na tym, że ciepło zamiast paleniska wytwarza reaktor, reszta jest podobna do instalacji z elektrowni węglowej.
Po okresie dynamicznego rozwoju w latach 70. i 80. XX wieku budowa nowych elektrowni jądrowych w latach 90. spowolniła, a w XXI w generacja prądu z tego źródła ustabilizowała się. Ponieważ globalne zużycie prądu wciąż rosło, udział energetyki jądrowej w globalnej produkcji prądu zaczął maleć – z rekordowego poziomu 17,5% w 1996 roku do 10,3% w roku 2017. Ponieważ elektryczność jest tylko jednym z nośników energii, całkowity udział atomu w globalnym miksie energetycznym zmalał w tym okresie z 2,2 do 1,6%. Jedynym krajem, który w XXI wieku zaczął wytwarzać energię elektryczną w elektrowniach jądrowych, a wcześniej tego nie robił, jest Iran.
Zahamowanie rozwoju energetyki jądrowej wynikało z licznych czynników. Jak możemy przeczytać w ostatnim raporcie IPCC:
Energetyka jądrowa jest dojrzałym stabilnym źródłem energii, charakteryzującym się niskimi emisjami gazów cieplarnianych […], które mogłoby dać zwiększony wkład w dostawy niskoemisyjnego prądu, istnieją jednak liczne bariery i zagrożenia, w tym m.in.: ryzyko operacyjne i związane z nim obawy, ryzyka związane z pozyskiwaniem uranu, ryzyka finansowe i regulacyjne, nie rozwiązane problemy z odpadami promieniotwórczymi, obawy przed rozprzestrzenianiem się broni jądrowej oraz niechęć opinii publicznej.
To, że elektrownie jądrowe z jednej strony mogą być źródłem bezemisyjnego prądu (w każdym razie po wyeliminowaniu paliw kopalnych z całego cyklu, od wydobycia i przetwórstwa rudy po transport i przetwarzanie odpadów), a z drugiej jest z nimi wiele problemów, nie jest żadną tajemnicą. Starając się podejść do tematu maksymalnie obiektywnie podsumowałem argumenty za i przeciw oraz (niecierpliwi mogą od razu zajrzeć do ostatniego rozdziału) moją opinię na temat tego, czy i jak widzę rolę energetyki jądrowej w dekarbonizacji polskiej gospodarki. Z polskiej perspektywy analizuję też plusy i minusy uruchomienia programu energetyki jądrowej, często jednak odnosząc się do sytuacji światowej, ponieważ technologia zostałaby zakupiona za granicą, stamtąd pochodziłoby paliwo i tam odbywałby się proces jego przetwarzania, tam też zostały zebrane doświadczenia.
Argumenty ZA inwestowaniem w energetykę jądrową
Jak możemy przeczytać w specjalnym raporcie IPCC SR1.5 z listopada 2018 roku (zresztą i tak mogącym być uznany za zachowawczy), aby uniknąć niebezpiecznej zmiany klimatu musimy zredukować emisje ze spalania paliw kopalnych o połowę do 2030 roku i do zera netto kilkanaście lat później. Wymaga to bardzo szybkiego odejścia od węgla, ropy i gazu oraz przejścia na zeroemisyjne źródła energii. Zresztą tak czy inaczej paliwa kopalne są zasobem nieodnawialnym, który szybko wyczerpujemy – jeśli chcemy mieć działającą gospodarkę, musimy zapewnić dostawy energii z innych źródeł.
Stabilność
Elektrownie jądrowe stanowią największe stabilne niskoemisyjne źródło energii (choć są emisje związane z ich budową oraz wydobyciem i wzbogaceniem rud uranu – to samo dotyczy także odnawialnych źródeł energii), dostarczając energii bez względu na warunki atmosferyczne, porę dnia czy roku.
Źródła energii, takie jak turbiny wiatrowe i fotowoltaika, dostarczają prąd niestabilnie – wtedy kiedy wieje czy świeci, a nie wtedy, kiedy byśmy chcieli – okresy niskiej produkcji mogą utrzymywać się przez kilka czy nawet kilkanaście dni (w każdym razie na naszych szerokościach geograficznych; w regionach zwrotnikowych cykl pór roku gra małe znaczenie, wystarczy magazynowanie prądu z elektrowni słonecznych tylko na noc). Odnawialne sterowalne źródła energii, takie jak elektrownie wodne lub na biomasę, mają ograniczony potencjał energetyczny, mają też wysoki koszt środowiskowy (np. zamiana Wisły i Odry w zabetonowane kanały dla energii wodnej oraz konkurencja z uprawami i ekosystemami w przypadku upraw energetycznych). O ile przy stosunkowo niewielkim udziale niesterowalnych odnawialnych źródeł energii (do kilkudziesięciu procent) bilansowanie systemu energetycznego jest dość proste i niezbyt kosztowne, to wraz ze wzrostem ich udziału w systemie energetycznym koszt bilansowania (czyli zapewnienia potrzebnej ilości energii z innych źródeł lub magazynów) wielokrotnie przekracza koszt wytworzenia jednostki energii. Ponieważ magazynowanie dużych ilości energii na długie okresy czasu jest wciąż bardzo kosztowne, przy obecnie dostępnych technologiach konieczne jest utrzymywanie rezerwowych mocy w elektrowniach cieplnych, szczególnie łatwych do sterowania mocą i tanich w budowie elektrowni gazowych. To też kosztuje, w przypadku opierania się o importowany gaz ziemny również pod kątem bilansu handlowego, bezpieczeństwa energetycznego i utrzymywania zależności od paliw kopalnych. Wciąż nie ma kraju uprzemysłowionego, który dokonałby skutecznej dekarbonizacji gospodarki w oparciu o energię wiatru i słońca. Kraje, które mają udział OZE w produkcji prądu przekraczający 50% wykorzystują jako magazyny energii elektrownie wodne – czy to u siebie, czy też (jak np. Dania) u sąsiadów. Możliwość zapewnienia stabilnych dostaw prądu przez elektrownie jądrowe jest więc ich wyraźnym atutem.
Trzeba wyraźnie podkreślić, że przy obecnych technologiach zapewnienie stabilnych dostaw energii w scenariuszach głębokiej dekarbonizacji bez wykorzystania elektrowni jądrowych może być nawet dwu- lub trzykrotnie droższe (MIT, 2018).
Mały rozmiar i wpływ na środowisko
W przeciwieństwie do odnawialnych źródeł energii, które, aby zbierać rozproszoną energię wiatru czy słońca potrzebują dużo terenu, typowa elektrownia jądrowa ma zaledwie rozmiar fabryki. W związku z tym ilość koniecznych do budowy materiałów jest w porównaniu z innymi bezemisyjnymi źródłami energii bardzo niewielka, a wpływ elektrowni na środowisko jest ograniczony do niewielkiego terenu (może za wyjątkiem podgrzewania wody w wykorzystywanych do chłodzenia rzekach i jeziorach). Przy normalnej pracy elektrowni ryzyko dla okolicznych mieszkańców i zwierząt jest praktycznie zerowe.
Elektrownie jądrowe – wielkie instalacje o mocy idącej w tysiące megawatów, dobrze pasują też do obecnego polskiego systemu elektroenergetycznego, w którym prąd dostarczają wielkie scentralizowane źródła za pomocą jednokierunkowego przepływu prądu od elektrowni do odbiorców.
Ilość zużywanego przez EJ paliwa i wytwarzanych odpadów jest bardzo mała – do pracy elektrowni węglowej o mocy 1000 MW potrzeba rocznie około 3 mln ton węgla, a ilości wytwarzanych podczas pracy elektrowni szkodliwych gazów i pyłów również idą w miliony ton (wszystko to trafia zaś do atmosfery i na hałdy). Elektrowni jądrowej o tej mocy wystarcza rocznie około 30 ton paliwa, a wytwarzane przez rok pracy wysokoaktywne odpady promieniotwórcze mają objętość kilku metrów sześciennych i nie są po prostu wyrzucane do otoczenia. Można zamienić je w zeszklone bloki, te bloki zapakować do pancernych kontenerów, a następnie na dziesiątki tysięcy lat zakopać w wybranych pokładach geologicznych setki metrów pod ziemią. Można też za pomocą instalacji opartych na reaktorach na prędkie neutrony przetworzyć odpady w nadające się do użytku paliwo i substancje promieniotwórcze mające zastosowanie gospodarcze, np. w medycynie.
Choć koszty likwidacji elektrowni w liczbach bezwzględnych są wysokie, to w przeliczeniu na ilość wyprodukowanej energii są już tylko rzędu 1-2 gr/kWh.
Elektrownia jądrowa nie emituje podczas swojej pracy nie tylko gazów cieplarnianych, pyłów, tlenków siarki, azotu i metali ciężkich, ale też nawet trafiające do atmosfery podczas normalnej pracy elektrowni jądrowej substancje promieniotwórcze mają aktywność 100-krotnie mniejszą od substancji promieniotwórczych emitowanych w popiołach lotnych (obecne w węglu uran i tor) podczas pracy elektrowni węglowej o podobnej mocy. Co więcej, wydostające się do środowiska materiały promieniotwórcze podczas są to w większości gazy szlachetne, takie jak krypton czy ksenon, które nie wchodzą w reakcje chemiczne i w związku z tym nie akumulują się w naszych organizmach.
Wysokie bezpieczeństwo
Energetyka jądrowa to sprawdzona i relatywnie bezpieczna technologia. W jej całej historii najpoważniejszym wypadkiem była katastrofa w Czarnobylu, w której bezpośrednio śmierć poniosło 57 osób. Choć choroby (głównie rak) spowodowane przez rozproszone w wypadku izotopy promieniotwórcze odpowiadają za kilka-kilkadziesiąt tysięcy przedwczesnych zgonów (przy czym bardziej prawdopodobne są te niższe szacunki), to w skali świata nie są to wcale wielkie liczby, choćby w zestawieniu z liczbą ofiar wypadków w kopalniach węgla czy ofiar smogu, liczoną na świecie w milionach rocznie (w samej Polsce 40-50 tysięcy rocznie). Należy też zauważyć, że nowoczesny, moderowany wodą reaktor w sytuacji nagłego wzrostu mocy zamiast eksplodować (mówimy tu o eksplozji chemicznej, a nie jądrowej) – jak w Czarnobylu – samoczynnie wygasza swoją moc bez żadnych uszkodzeń (choć możliwe jest późniejsze stopienie rdzenia w wyniku działania ciepła powyłączeniowego, pochodzącego z przemian jądrowych zachodzących w produktach reakcji rozszczepienia paliwa jądrowego, prowadzącego m.in. do wydzielenia wodoru z pary wodnej i jego eksplozji, do czego doszło np. w Fukushimie).
Elektrownie jądrowe są też na tyle dobrze zabezpieczone przed atakami terrorystycznymi, że nigdzie jeszcze nie doszło do takiego ataku.
Dobra dostępność paliwa
Paliwo można kupić z wielu krajów, redukując ryzyko braku dostaw. Globalne zasoby uranu są na tyle duże, że dla obecnie eksploatowanej floty reaktorów powinny wystarczyć na ok. 100 lat możliwe są też dalsze odkrycia (szerszą analizę na ten temat napisałem tutaj), istnieje też możliwość sięgnięcia po uran rozpuszczony w wodzie morskiej (więcej na ten temat m.in. tutaj). Koszt paliwa w zestawieniu z kosztem wybudowania elektrowni jest ponadto na tyle niewielki, że można nawet zakupić paliwo na cały przewidywany okres eksploatacji elektrowni, gwarantując tym samym, że paliwa nie zabraknie. Alternatywnie, można też uruchomić wydobycie uranu i zbudować zakłady jego wzbogacania w Polsce (choć zarówno wysoki koszt wydobycia rud niskiej jakości jak i budowy infrastruktury obsługującej cykl paliwowy na rzecz kilku reaktorów byłyby obarczone bardzo wysokim dodatkowym kosztem).
Raz zbudowana elektrownia działa przez długi czas, rzędu 50-80 lat, a koszt jej obsługi i działania, łącznie z zakupem paliwa, w zestawieniu z ilością produkowanej energii w stosunku do kosztów budowy jest relatywnie niski.
Może być lepiej
O ile koszt nowo budowanych reaktorów jest bardzo wysoki (o czym więcej w sekcji o minusach energetyki jądrowej), to istnieje duże pole do obniżenia kosztów, szczególnie w przypadku seryjnej budowy zestandaryzowanych reaktorów, nie budowanych na placu budowy, lecz składanych z wyprodukowanych w fabrykach gotowych modułów.
Choć obecnie wykorzystywane wysokociśnieniowe reaktory jądrowe 3 generacji (PWR) pracują w niskiej temperaturze pary wodnej, rzędu 300°C, przez co sprawność przetwarzania energii w prąd jest niewielka (typowo do 35%), a niskotemperaturowe ciepło nie może być wykorzystane w procesach przemysłowych, to projektowane reaktory 4 generacji mogą pracować z wyższą temperaturą, przez co sprawność przetwarzania wydzielanego ciepła w prąd może być dużo wyższa, a wysokotemperaturowe ciepło może być wykorzystywane w procesach przemysłowych, mogą zapewniać też wyższy poziom bezpieczeństwa, w dużym stopniu gwarantowany pasywnie przez prawa fizyki, a nie przez aktywny systemy zabezpieczeń. Mogą pozwalać też na szybką zmianę mocy w szerokim zakresie oraz na powielanie paliwa jądrowego, generując podczas pracy więcej materiału rozszczepialnego niż zużywają, co pozwoliłoby na wielokrotne zwiększenie ilości paliwa dostępnego dla elektrowni jądrowych (więcej na temat reaktorów 4 generacji na przykładzie reaktora na ciekłe sole toru).
Można też dodać, że technologie atomowe należą do najbardziej zaawansowanych technologii światowych i zdobycie kompetencji w tej dziedzinie mogłoby przyczynić się do wzrostu innowacyjności polskiej gospodarki.
Argumenty PRZECIW inwestowaniu w energetykę jądrową
Energetyka jądrowa – jak zresztą każda wielkoskalowa technologia produkcji energii – ma swoje minusy. Powodują one, że entuzjazm dla energetyki jądrowej stopniowo przygasł. Udział atomu w światowym miksie energetycznym bardzo szybko spada, a wiele krajów posiadających reaktory szykuje się do ich zamknięcia (czasem nawet pomimo tego, że są wciąż sprawne).
Wysoki koszt
Szczególnie poważnym problemem energetyki jądrowej jest jej cena. O ile koszty odnawialnych źródeł energii i magazynów energii szybko spadają (szybki postęp techniczny oraz efekt skali), to koszty siłowni atomowych rosną. Osoby propagujące atom wskazują na niski koszt produkcji prądu w krajach atomowych, takich jak Francja – trzeba podkreślić jednak, że mowa tu o cenie energii z dawno wybudowanych i już zamortyzowanych instalacji – my zaś dyskutujemy kwestię budowę nowych elektrowni, i to musi być nasz punkt odniesienia.
Na świecie buduje się tak mało reaktorów, że praktycznie stały się pojedynczymi, unikalnymi projektami – nie ma więc efektu skali, zebranych doświadczeń i „produkcji z taśmy”. Za każdy płaci się niczym za unikalne dzieło sztuki. Problemy konstrukcyjne, techniczne i kompetencyjne prześladują budowy, a opóźnienia sięgają wielu lat. Dodatkowym problemem jest to, że lista firm chętnych do budowania elektrowni jądrowych w ostatniej dekadzie bardzo się skurczyła, więc nawet nie za bardzo wiadomo, kto miałby nam tę elektrownię postawić, a jeśli już ktoś się znajdzie, to może dyktować warunki.
Naturalnym dla Polski punktem odniesienia są inwestycje w innych krajach Unii Europejskiej. Budżety nowobudowanych w Europie reaktorów są przekraczane z grubsza trzykrotnie – dzieje się tak w fińskim Olkiluoto i francuskim Flamanville (choć przecież Francja, będąca dostawcą technologii dla obu elektrowni, ma olbrzymie doświadczenia w energetyce jądrowej), a końca eskalacji ich kosztów wciąż nie widać. Cena za 1 GW mocy zainstalowanej dla tych elektrowni wynosi blisko 30 mld zł. Termin oddania obu bloków, planowany pierwotnie na 2012 rok, przesunął się już na rok 2020.
Podobnie dzieje się z brytyjskim projektem Hinkley Point – jedynym, który pozostał w planach po tym, jak Hitachi i Toshiba wycofały się z planów budowy elektrowni jądrowych w Wielkiej Brytanii. Tutaj również szacowany koszt za 1 GW mocy zainstalowanej jest rzędu 30 mld zł. W tym ostatnim przypadku rząd brytyjski zagwarantował stałe i indeksowane o inflację ceny zakupu prądu w wysokości 92,5£/MWh (po zindeksowaniu na inflację już 107£/MWh, czyli ponad 50 gr/kWh) przez 35 lat. Gdyby nie rządowe gwarancje zakupu energii po nadzwyczaj wysokiej cenie, niskooprocentowane kredyty i ograniczenie odpowiedzialności za szkody, elektrownie te w oparciu o zasady wolnego rynku nie miałyby szansy powstać. Czy w Polsce aby na pewno potrafimy budować taniej i lepiej niż we Francji czy Anglii?
Dla porównania, źródła energii takie jak turbiny wiatrowe i fotowoltaika dostarczają już najtańszej energii na świecie – w najlepszych lokalizacjach w rynkowej cenie kontraktów bez dotacji rzędu 2 centów za kilowatogodzinę (czyli 7 gr/kWh). Warunki Polskie nie są optymalne (m.in. mniejsze nasłonecznienie i wietrzność, wyższa cena terenu za 1 m2 niż na przykład na pustyni, brak stabilności prawno-regulacyjnej, wyższy koszt kapitału), przez co ceny energii z OZE są u nas wyższe: dla nowych farm wiatrowych 15-20 gr/kWh a dla fotowoltaiki 20-35 gr/kWh (odpowiednio dla instalacji wielkoskalowych i dachowych). Dla porównania hurtowa cena prądu ze zamortyzowanej elektrowni węglowej to ok. 20-25 gr/kWh, a z nowo wybudowanej elektrowni węglowej ok. 35 gr/kWh). Na tym jednak koszty się nie kończą: prądu nie wystarczy wyprodukować, trzeba go jeszcze dostarczyć do odbiorcy. To właśnie głównie w wyniku opłat za przesył i dystrybucję cena detaliczna, którą płaci Kowalski, jest dużo wyższa od ceny, po jakiej sprzedają prąd elektrownie – jest to ok. 60 gr/kWh. Lokalne źródła energii, dostarczające prąd na niewielkie odległości, pozwalają koszty przesyłu i dystrybucji radykalnie ograniczyć. To właśnie dzięki temu coraz bardziej opłaca się budować lokalne źródła energii (w krajach strefy zwrotnikowej szczególnie fotowoltaikę z akumulatorami pozwalającymi na zmagazynowanie energii elektrycznej na noc), niż budować wielkie scentralizowane elektrownie (czy to węglowe czy atomowe) wraz z rozbudowanymi sieciami energetycznymi.
Jak zauważył zaś portal Wysokie napięcie, w europejskiej energetyce jądrowej szykuje się boom, tyle że nie na budowie nowych elektrowni, lecz na rozbieraniu starych.
Wyciek pieniędzy z Polski
Co gorsza, gdybyśmy zdecydowali się w Polsce na budowę elektrowni jądrowych, lwia część wydanych na ich budowę pieniędzy (dla dwóch elektrowni jądrowych o mocy 4-5 GW rzędu 150 mld złotych) wypłynie za granicę, tworząc w zamian bardzo niewiele miejsc pracy na miejscu. Program jądrowy zostanie w dużym stopniu przekazany specjalistom zewnętrznym, bo dla 1-2 elektrowni nie opłaca się tworzyć rozbudowanego zaplecza (co ma sens w krajach z dziesiątkami reaktorów). Polskie firmy nie dostarczą reaktorów i systemów sterowania, będą co najwyżej lać cement, kłaść kable lub dostarczać pizzę (nawiasem mówiąc, dziś już nie produkujemy nawet turbin do elektrowni węglowych, zamawiając je od koncernów zagranicznych, a fabryki kotłów przestawiają się na inną działalność, w przypadku np. Rafako budowę autobusów elektrycznych). W scenariuszu pójścia w OZE i efektywności energetycznej rozwijane będą takie technologie jak np. pompy ciepła, rekuperatory, lepsze materiały budowlane, pociągi, tramwaje, autobusy, statki do stawiania morskich turbin wiatrowych, ładowarki do pojazdów elektrycznych, inwertery i wiele innych technologii, których stopień złożoności idealnie wpasowuje się w kompetencje polskich firm.
Anatomia ryzyka
Brak długich serii produkcyjnych elektrowni jądrowych skutkuje też uczeniem się przez projektantów, a szczególnie wykonawców… na budowie. Olbrzymia ilość błędów i napraw powoduje nie tylko przeciąganie się prac i wzrost kosztów, ale też wzrost ryzyka awarii (choć trzeba zaznaczyć, że nowoczesne elektrownie jądrowe są dość odporne na poważne katastrofy – scenariusz „czarnobylski” jest w nich fizycznie niemożliwy, Polsce nie grożą też trzęsienia ziemi i tsunami, które doprowadziły do tragedii w Fukushimie). Problemem może być za to bardzo wysokie zapotrzebowanie na wodę do chłodzenia – przy coraz częstszych długotrwałych suszach i falach upałów elektrownie nie będą mogły pracować pełną mocą.
Elektrownie jądrowe to zasadniczo bezpieczne źródło energii – o ile coś nie pójdzie „nie tak”. Atom to potężna technologia, wymagająca ekstremalnie starannej i odpowiedzialnej obsługi, co niestety nie zawsze ma miejsce, nie tylko w krajach dawnego Związku Radzieckiego (bezpośrednią przyczyną katastrofy w Czarnobylu była cała seria poważnych błędów operatorów), lecz nawet w krajach o wysokiej kulturze technicznej i organizacyjnej.
Przyjrzyjmy się pokrótce pułapce społeczno-gospodarczo-politycznej, jaką okazał się japoński program jądrowy, pomimo tego, że kraj ten można uznać za zaawansowany technologicznie, kompetentny i dobrze zorganizowany (szczegóły w The Fukushima Nuclear Accident Independent Investigation Commission).
Najważniejsze było nie dbanie o bezpieczeństwo, lecz utrzymywanie sielankowego obrazu energetyki jądrowej w społeczeństwie. W Japonii awarie w elektrowniach jądrowych miały być niemożliwe. Skoro już przyjmie się taką narrację wobec skomplikowanego urządzenia, które obsługuje człowiek, w nieprzyjaznych warunkach środowiskowych (trzęsienia ziemi), to jest to proszenie się o nieszczęście. Nie tylko dlatego, że każdą usterkę trzeba wtedy ukrywać. Trudne staje się też podnoszenie standardów bezpieczeństwa – no bo po co to robić, skoro awarie już są niemożliwe? W japońskim przemyśle jądrowym już samo rozważanie awarii uważano za niestosowne.
Dziś znamy wiele przypadków ignorowania zagrożeń. Kiedy w 2003 roku okazało się, że biegnący w pobliżu elektrowni atomowej w prefekturze Niigata uskok tektoniczny jest aktywny i znacznie większy, niż wskazywały wcześniejsze analizy, TEPCO ukryło raport. Kiedy w 2007 roku doszło tam do silnego trzęsienia ziemi, w elektrowni wybuchł pożar, a Japonia przeżyła dwie godziny grozy. Wtedy katastrofy udało się uniknąć.
Po trzęsieniu ziemi w Kobe w 1995 roku, kiedy runęły uznawane za bezpieczne budynki i estakady, zapadła decyzja o rewizji standardów bezpieczeństwa w elektrowniach atomowych. Zabrało to aż 11 lat – tak wielki był opór koncernów energetycznych, które za wszelką cenę opóźniały wejście w życie lepszych norm, by móc oddawać do użytku nowe reaktory według wcześniejszych norm.
Na wiele lat przed katastrofą w Fukushimie TEPCO posiadało raporty, szacując wysokość możliwego tam tsunami na ponad 10 metrów, podczas gdy umocnienia brzegowe oraz lokalizacja rezerwowych generatorów zasilających obieg chłodzenia były przygotowane na falę do 5 metrów wysokości. Nic z tym nie zrobiono. Feralnego dnia 11 marca 2011 roku woda sięgnęła 15 metrów, tym razem doprowadzając do katastrofy. Jak stwierdziła badająca ją komisja japońskiego parlamentu, za awarią stał brak adekwatnych zabezpieczeń i złe nawyki.
Procedury bezpieczeństwa, nawet jeśli istniały, nie były przećwiczone w praktyce. Kiedy doszło do katastrofy w Fukushimie, mapa skażeń, obliczona komputerowo na podstawie danych o wycieku i danych pogodowych, była w dyspozycji NISA i biura premiera już kilka godzin później. Drugą mapę zrobiła armia USA i przekazała japońskiemu MSZ, które też przekazało ją do NISA. Jedna i druga mapa „ugrzęzła” jednak w czeluściach biurokracji, przez co strefa ewakuacji kompletnie nie pokrywała się z obszarem skażenia.
Podnoszenie norm bezpieczeństwa odbijałoby się na rachunku ekonomicznym inwestycji. Było to bardzo problematyczne, bo nawet bezpieczna elektrownia jądrowa utraciłaby wiele ze swej atrakcyjności, gdyby prąd z niej był drogi. Aby utrzymać koszty prądu z elektrowni jądrowych, zamiast ciąć przerośnięte koszty koncernów po stronie zarządów, wydatków PR-owych itp., cięto wydatki w elektrowniach: sprzęt był coraz starszy, było za mało szkoleń, warunki pracy pogarszały się, a zamiast fachowców na etatach przybywało tanich podwykonawców.
Obsługująca elektrownię największa w Japonii firma TEPCO rutynowo fałszowała raporty bezpieczeństwa, ukrywając mniej i bardziej poważne usterki. Incydentów były setki. Co gorsza, kiedy pracownicy elektrowni, zaniepokojeni takimi działaniami kierownictwa, powiadamiali głównego regulatora energetyki jądrowej, mającą czuwać nad jej bezpieczeństwem agencję NISA, ta zamiast podjąć działania, informowała TEPCO, że ma w swoich szeregach donosicieli. Ci byli zwalniani.
NISA była tak spolegliwa wobec TEPCO z kilku względów. Po pierwsze NISA była usytuowana wewnątrz struktur Ministerstwa Gospodarki, Handlu i Przemysłu (METI) – urząd, który miał pilnować bezpieczeństwa energetyki jądrowej, podlegał ministerstwu zajmującego się jej promocją. Konflikt interesów byłby nieunikniony, gdyby nie to, że pracownicy NISA zamiast zajmować się nadzorem i kontrolą, skupiali się raczej na promocji energetyki jądrowej. Posuwała się nawet do tego, by na konferencjach poświęconych drażliwym tematom prosić przedstawicieli energetyki jądrowej o zadawanie pytań, oczywiście przychylnych. Właściwie należałoby powiedzieć, że elektrownie jądrowe kontrolowały się same według własnego uznania.
Wzajemne powiązania między światem biurokracji, polityki, mediów, nauki i oczywiście biznesu doprowadziły do patologii. Energetyka jest największym darczyńcą partii politycznych, a w parlamencie zasiadają ludzie związani z energetyką i jej związkami zawodowymi (to zresztą typowa konsekwencja skupienia wielkich pieniędzy w nielicznych rękach, od której nie jest też wolna nasza energetyka). Przeprowadzone rok po Fukushimie śledztwo dziennikarskie zidentyfikowało co najmniej 19 polityków związanych z TEPCO – niektórzy wciąż mieli tam etat. Także na poziomie prefektur i gmin koncerny energetyczne mają równie silne wpływy jak w Tokio.
W Japonii wyżsi rangą biurokraci przechodzą rutynowo do sektora prywatnego, zwykle do firm, z którymi łączyły ich dotąd urzędnicze relacje. Są mile widziani, bo przynoszą ze sobą sieć kontaktów i wpływów. Na takiej zasadzie TEPCO zatrudniało ludzi z METI i NISA. Jak po katastrofie w Fukushimie wspominał jeden z urzędników METI, „w biurach ministerstwa kręcą się często ludzie TEPCO, pytając: jeśli będzie potrzeba zatrudnić dziecko, to proszę tylko dać znać”. Trudno więc po urzędniku NISA spodziewać się nadgorliwości wobec koncernu energetycznego. Wie on bowiem, że później nie ułatwi mu to znalezienia pracy w biznesie, gdzie zresztą są już jego dawni szefowie. TEPCO tworzyło też dobrze płatne synekury dla biurokratów w sieci organizacji para-rządowych i think tanków, zajmujących się promocją energetyki jądrowej, a w których większość (finansowanych przez koncerny energetyczne) kosztów szła do kierownictwa.
Również naukowcy przemysłu jądrowego nie oparli się presji środowiska. Wielu za sowite wynagrodzenia wystawiało nieobiektywne lub wręcz fałszywe ekspertyzy. Inni po prostu ulegli systemowi, w którym głównymi sponsorami uczelnianych wydziałów fizyki, instytutów i czasopism naukowych były koncerny energetyczne. Czy tolerowałyby one w finansowanych przez siebie placówkach i czasopismach krytyczne wobec nich opinie? Naukowców, którzy wyrażali negatywne opinie odsuwano na bok, ośmieszano, blokowano drogę kariery. W departamencie energii METI na bieżąco śledzono wszystkie krytyczne głosy na temat atomu, a specjalny fundusz umożliwiał od razu podjęcie kontrakcji. Powiązania finansowe miedzy naukowcami a przemysłem jądrowym stały się ewidentne, gdy w kilka miesięcy po katastrofie w Fukushimie przymierzano się do reformy energetyki jądrowej, trudno było znaleźć eksperta, który nie brałby wcześniej pieniędzy od koncernów energetycznych.
Często słyszę, że japońskie problemy z zapewnieniem bezpieczeństwa programu jądrowego nas nie dotyczą, bo Polska nie leży w tak aktywnym sejsmicznie rejonie jak Japonia. To prawda, ale nie o to chodzi. Chodzi o to, że nawet w kraju położonym w tak niebezpiecznym rejonie i o tak wysokiej kulturze organizacyjnej i technicznej jak Japonia procedury bezpieczeństwa poległy w zderzeniu z powiązaniami między biznesem i polityką. Czy w Polsce bylibyśmy bardziej odpowiedzialni?
Czy w kraju, w którym autostrady sypią się wkrótce po oddaniu do użytku, w jedzeniu mamy sól drogową i bakterie coli, na ulicach tabuny diesli z powycinanymi filtrami, a w kopalniach czujniki metanu zawieszone pod nawiewem świeżego powietrza lub zaklejone taśmą, na pewno (ale na pewno „na pewno”) ściśle przestrzegalibyśmy procedur bezpieczeństwa, podczas gdy wiemy, że były one powszechnie łamane w elektrowniach jądrowych w tak z pozoru rozsądnych krajach, jak Wielka Brytania czy Japonia? Czy nie byłoby u nas w Polsce powiązań między koncernami energetycznymi, a światem polityki, mediów i ekspertów? Czy nie byłoby korupcji i układów służących wyciąganiu pieniędzy podatników przy budowie, obsłudze i likwidacji? Czy moglibyśmy liczyć na profesjonalną kontrolę regulatora nad energetyką jądrową? Inaczej mówiąc – czy zrobilibyśmy to w Polsce znacznie lepiej niż w Japonii?
Patrząc na to, co obecnie dzieje się w naszym kraju na styku polityki i koncernów energetycznych, mam poważne wątpliwości.
Katastrofy: prawdopodobieństwo niskie, ale następstwa poważne
A to nie koniec potencjalnych zagrożeń. Reaktor to bardzo skomplikowane urządzenie obsługiwane przez człowieka. Każde urządzenie kiedyś się zepsuje, a każdy człowiek kiedyś popełni błąd. W przypadku reaktora jądrowego konsekwencje mogą być nieobliczalne.
A właściwie to do pewnego stopnia są obliczalne, w każdym razie co do rzędu wielkości – koszty katastrofy w Fukushimie są szacowane na 100-500 mld dolarów. W podobnym zakresie szacowany jest koszt katastrofy w Czarnobylu.
W ostatnich dekadach (licząc od lat 80. XX wieku), przy średniej produkcji energii w elektrowniach jądrowych na poziomie 2000 TWh (~170 mtoe) rocznie, mieliśmy do czynienia z katastrofami tej skali co mniej więcej 25 lat. Obecnie energetyka jądrowa ma bardzo niewielki udział w globalnym miksie energetycznym (patrz rys. 1). Co by było, gdybyśmy postawili na atom jako dominujące globalnie źródło energii? Obecnie świat zużywa 14 000 mtoe energii. Z jednej strony zużycie energii rośnie, z drugiej strony elektryfikacja pozwoliłaby na radykalną poprawę efektywności energetycznej, docelowa skala energetyki jądrowej byłaby więc rzędu 5000 mtoe (60 000 TWh). Przy 30-krotnie większej produkcji prądu z elektrowni jądrowych mielibyśmy katastrofę o skali Czarnobyla czy Fukushimy średnio co ok. 10 miesięcy. Społeczeństwa by tego nie zaakceptowałyby.
Oczywiście, można poprawić standardy bezpieczeństwa elektrowni przez wprowadzanie lepszych zabezpieczeń, wyciągnąć wnioski z awarii poprawiając procedury i na inne sposoby zmniejszać ryzyko, jednak, jak pokazują doświadczenia energetyki jądrowej po Fukushimie, bezpośrednio przekłada się to na wyższy koszt energii.
Co więcej, choć katastrofa określonej elektrowni jądrowej bezdyskusyjnie nie kwalifikuje się do zdarzenia „bardzo prawdopodobnego”, to jednak równie bezdyskusyjnie kwalifikuje się do zdarzenia „możliwego”. Oznacza to, że w zasadzie operatorzy elektrowni atomowych powinni płacić za komercyjne ubezpieczenie od kosztów możliwych strat. Jednak konieczność wypłacenia takiego odszkodowania (co 10 miesięcy?) przez nawet największą firmę ubezpieczeniową byłaby dla niej totalną katastrofą. Jeśli w ogóle jakakolwiek firma ubezpieczeniowa zechciałaby zaoferować ubezpieczanie elektrowni jądrowych od poważnych awarii, to kwota składek musiałaby być bardzo wysoka. Jak bardzo wysoka? Odpowiedź daje rzeczywistość: takich ubezpieczeń nie ma, bo same składki ubezpieczeniowe tak bardzo podniosłyby cenę prądu z reaktorów atomowych, że cały biznes stałby się kompletnie nieopłacalny. Eksploatujące elektrownie atomowe koncerny energetyczne mają więc odpowiedzialność ograniczoną do symbolicznych kwot, powyżej których odpowiedzialność bierze na siebie budżet państwa, czyli podatnicy. Koniec końców społeczeństwo (nieświadomie!) bierze więc na siebie odpowiedzialność, zdejmując ją z barków koncernów energetycznych. Subsydiowane w ten sposób koncerny energetyczne mogą udawać, że produkowana przez nie energia nie jest aż taka droga.
Rzecz jasna, wszelkie rodzaje energetyki (a szerzej, każdy obracający olbrzymimi kwotami biznes) mają tendencję do przerzucania kosztów na społeczeństwo – czy to koncerny paliw kopalnych traktujące atmosferę jak darmowy ściek dla emisji swoich kominów i unikające płacenia za szkody górnicze lub katastrofy tankowców; czy producenci biomasy, których monokulturowe uprawy są nie tylko pryskanymi herbicydami i pestycydami biologicznymi pustyniami, ale też prowadzą do jałowienia gleby i eutrofizacji wód. Wszystkie źródła energii powinny być traktowane równoprawnie, na zasadzie „zanieczyszczający płaci” pokrywając koszty uboczne swojej działalności.
Elektrownie atomowe w niebezpiecznym świecie
W przypadku poważnej katastrofy reaktora źródłem problemów może być nie tylko awaria, katastrofa naturalna czy niedbałość obsługi, ale też… coś tak nie do pomyślenia jak poważna destabilizacja sytuacji gospodarczej do upadku państwa włącznie, zamieszki, wojna lub choćby atak hakerów, finansowanych przez wrogie państwo. Przy większej dawce złej woli zgrany czasowo tak, by doprowadzić do stopienia rdzenia i wyzwolenia do atmosfery materiałów radioaktywnych w momencie, gdy wiatr będzie wiał w stronę wielkiego miasta i będzie zbierać się na deszcz. Co by było, gdyby takie reaktory stały w Polsce na początku XX wieku? Co by się działo, kiedy przez tereny z elektrowniami jądrowymi przetaczały się fronty I wojny światowej? Albo z zajętych terenów wycofywali się bolszewicy? Albo przed Armią Czerwoną uciekali hitlerowcy (na rozkaz Hitlera wysadzający wszystkie opuszczane instalacje)? Na ile prawdopodobne byłoby to, żeby w którejś z elektrowni nie doszło do katastrofy? Cudem byłoby raczej, gdyby udało się tego uniknąć.
Czy biorąc pod uwagę koniec epoki wzrostu, możliwe bankructwa krajów, dyskutowany rozpad Unii Europejskiej, tracenie przez USA roli supermocarstwa, rosnące imperialne ambicje Chin i Rosji, przewidywane kryzysy środowiskowe, wodne i żywnościowe, konflikty o zasoby, masowe migracje i inne destabilizujące sytuację geopolityczną czynniki, mamy pewność (ale na pewno „na pewno”, a nie „raczej na pewno”), że do niczego takiego nie dojdzie w 50-80 letnim okresie, w jakim ma być eksploatowana elektrownia?
Energia jądrowa ma rację bytu w stabilnych krajach o wysokiej kulturze technicznej i odpowiedzialności społecznej. Jednak nie żyjemy w idealnym świecie: wiele krajów nie spełnia tych kryteriów bądź w programie jądrowym widzi drogę do wybudowania broni jądrowej i wzmocnienia w ten sposób swojej pozycji (choć trzeba dodać, że nie wszystkie kraje mające energetykę jądrową wykorzystują ją do produkcji głowic atomowych, np. Japonia czy Korea Południowa oraz że można budować reaktory do celów wojskowych nie mając elektrowni jądrowych, jak w Korei Północnej). Gdyby energetyka jądrowa stała się podstawą światowego systemu energetycznego, ryzyko rozprzestrzenienia i użycia broni jądrowej wzrosłoby do stopnia graniczącego z pewnością. O ile zbudowanie głowic jądrowych nie jest prostym przedsięwzięciem (choć jak widać, jest to w stanie zrobić nawet nie tak bardzo zaawansowany technologicznie kraj jak Korea Północna), to zrobienie tzw. brudnej bomby jest bardzo proste, niezależnie od typu reaktora i jego paliwa. Wystarczy wziąć wysokoaktywne odpady jądrowe, a jak chcemy ich więcej, to obłożyć reaktor (wokół którego będzie silny strumień neutronów) dobrze dobraną substancją (tak, żeby powstało coś wyjątkowo złośliwie radioaktywnego i biologicznie czynnego), poczekać parę miesięcy lub lat, po czym załadować „urobek” do kontenera, wsadzić go na statek, wpłynąć do portu na przykład w Nowym Jorku lub Szanghaju (czy do kogokolwiek, do kogo budujący bombę kraj, lub nawet organizacja, będą czuć urazę), po czym zdetonować przy wietrze wiejącym w stronę miasta. Katastrofa, śmierć tysięcy ludzi, trwałe wysiedlenie metropolii i straty idące w setki miliardów dolarów gwarantowane.
To kolejny argument za rozwinięciem systemu energetycznego w stronę odnawialnych źródeł energii, a nie elektrowni jądrowych. Najgorsza możliwa katastrofa będąca następstwem użytkowania atomu to zupełnie inna skala niż najgorsza możliwa katastrofa turbiny wiatrowej, biogazowni czy panelu fotowoltaicznego (z drugiej strony trzeba pamiętać, że jeśli szybko nie zdekarbonizujemy gospodarki, skala katastrofy będącej konsekwencją spalania paliw kopalnych będzie zupełnie bezkonkurencyjna).
Paliwa dużo, ale nie aż tak dużo…
Kolejną kwestią jest możliwość zapewnienia uranu dla energetyki jądrowej – obecne elektrownie wykorzystują bardzo rzadki izotop uranu 235U, którego jest zbyt mało, by oprzeć światowy system energetyczny na atomie. Jak przytoczyłem w poprzednim rozdziale, przy obecnej skali energetyki jądrowej zasobów uranu (w nadających się do ekonomicznej eksploatacji złożach oraz materiałach z programów wojskowych) wystarczyłoby na 100 lat, za możliwe uważam też kilkukrotne zwiększenie możliwej do pozyskania bazy zasobów, co oznaczałoby, że uranu powinno wystarczyć na kilkaset lat. To jednak przy obecnej skali energetyki jądrowej – przy jej znaczącym zwiększeniu horyzont dostępności paliwa skróciłby się do kilkunastu lat. Biorąc pod uwagę, że elektrownia jądrowa jest budowana z myślą o działaniu przez 50-80 lat, rozbudowa energetyki jądrowej w tej skali nie miałaby sensu. Jeśli myślelibyśmy o długoterminowym wysokim udziale energetyki jądrowej w globalnym miksie energetycznym konieczne byłoby sięgnięcie po technologię pozyskiwania uranu z wody morskiej (kosztowną i wciąż będąca w powijakach) lub reaktory powielające (niebezpieczne i niepopularne) – a właściwie obie te technologie naraz.
Wieczne odpady
Drażliwa społecznie jest też kwestia przechowywania odpadów (lub choćby przygotowania składowiska, z czym mają problemy prawie wszystkie kraje prowadzące programy jądrowe). Kluczowy problem polega na tym, że ich wysoka aktywność utrzymuje się przez tysiące pokoleń. Czy lepiej ich pilnować? Czy może zakopać i liczyć, że po kilkuset latach wszyscy o składowisku odpadów zapomną i dzięki temu nikt nie będzie próbował ich odkopać?
W rozdziale o plusach energetyki jądrowej opisałem, co można zrobić z odpadami, żeby je bezpiecznie przechować. Problem w tym, że to bardzo optymistyczny wariant i w rzeczywistości problem wciąż pozostaje nierozwiązany. Powszechne jest utrzymywanie odpadów o wysokiej promieniotwórczości (tzw. „gorących”) w zalewanych wodą kopalniach lub basenach przy elektrowniach. W Fukushimie gorące odpady były składowane na piętrach zniszczonego reaktora – to, że wszystko nie popłynęło do oceanu, było w dużym stopniu kwestią zwykłego szczęścia.
Niewielkie możliwości regulacji mocy
Elektrownie jądrowe obecnej generacji (podobnie zresztą jak węglowe) „lubią” pracować ze stałą wysoką mocą – ze względów technologicznych nie można ich wyłączyć w okresie dużej podaży prądu ze źródeł odnawialnych, a nawet znacząco zmniejszyć ich mocy. Oznacza to okresową dużą nadprodukcję energii elektrycznej, którą nie zawsze można wysłać za granicę lub zmagazynować. Od strony technicznej nic nie stoi na przeszkodzie, żeby nowo budowane reaktory dysponowały możliwością płynnej zmiany mocy. W ostatnich latach śledziłem z zainteresowaniem losy projektu tureckiej elektrowni jądrowej w Sinopie, w której nowe reaktory typu Atmea 1 miały być nie tylko szczególnie tanie (w ceni 3,5 mld dolarów za GW zainstalowanej mocy), ale też bardzo elastyczne, zdolne pracować nawet z jedną czwartą mocy nominalnej. Niestety, pod koniec zeszłego roku okazało się, że koszt budowy reaktorów uległ typowej eskalacji, rosnąc do 10 mld dolarów za GW, a los projektu stoi pod znakiem zapytania).
Potrzeba redukowania mocy elektrowni jądrowej jest nie tylko wyzwaniem technicznym, ale przede wszystkim ekonomicznym. Celowe zmniejszanie produkcji prądu z elektrowni jądrowej przekłada się na jego jeszcze wyższą ceną i dalszy spadek opłacalności inwestycji w EJ. Przy silnych wpływach politycznych koncernów energetycznych będących właścicielami elektrowni skutkuje to lobbingiem i prawem utrudniającym inwestycje w odnawialne źródła energii.
Za właściwą odpowiedź na to, jak cenna jest energia ze źródeł dyspozycyjnych i działających z przerwami, uważam dynamiczne ceny energii, zależne od aktualnego popytu i podaży. W sytuacji braku energii z farm wiatrowych i słonecznych energia z elektrowni jądrowych mogłaby być sprzedawana w wysokiej cenie, co mogłoby uczynić je opłacalnymi. Z drugiej strony może się okazać, że bardziej efektywne ekonomicznie bilansowanie będzie można osiągnąć za pomocą innych technologii i środków.
Dziś nowoczesne, jutro przestarzałe
Postęp w technologiach energetycznych jest dziś tak szybki, że lepiej inwestować w infrastrukturę łatwą do wymiany i ulepszenia (np. PV, turbiny wiatrowe, magazyny energii), a nie rozwiązania, które mają działać 50 czy 80 lat.
Wielkie i korporacyjne
Energetyka jądrowa wymaga olbrzymich inwestycji, z zasady jest więc wielka i korporacyjna. To wielkie pieniądze skoncentrowane w nielicznych rękach, dające wielkie wpływy polityczne i umożliwiające realizowanie swoich interesów niezależnie od ich zgodności z interesem społeczeństwa. Zastąpienie wielkich elektrowni węglowych wielkimi elektrowniami atomowymi oznacza kontynuację tego status-quo. Warto przy tym zwrócić uwagę na to, jakie technologie energetyczne widzą przede wszystkim nasze władze: węgiel, atom, gaz i wiatr na morzu – wszystko wielkie, korporacyjne i upolitycznione. Niezależnym inwestorom, którzy mogliby zagrozić monopolowi koncernów energetycznych, rzuca się kłody pod nogi. Odnawialne źródła energii są znacznie mniejsze i wymagają mniejszych środków, podobnie jak inwestycje w efektywność energetyczną – są więc dostępne dla indywidualnych inwestorów i lokalnych społeczności. Nie wymagają też zaawansowanych unikalnych kompetencji jak w wielkiej energetyce (czy to jądrowej czy węglowej itp.) popartych certyfikatami, uprawnieniami i innymi barierami ograniczającymi dostęp do zarabiania na nich. To kolejny argument za postawieniem na OZE i efektywność energetyczną.
Pytanie filozoficzne
Na koniec jeszcze dodam jedną obawę, niezależną zresztą od źródła energii. Jeśli rozwiążemy nasze problemy energetyczne przez znalezienie potężnego i taniego źródła energii, ale nie zmienimy sposobu postępowania, to nadal będziemy pompować do środowiska coraz większe ilości szkodliwych substancji, będziemy zajmować coraz to nowe tereny pod uprawę i zabijemy kolejne gatunki, doprowadzając do krachu ziemskiego ekosystemu oraz naszego własnego upadku. Gdybyśmy zaś, jakimś cudem, rosnąc dalej w oparciu o dotychczasową logikę przetwarzania świata natury w pieniądze, przetrwalibyśmy utrzymując zdewastowaną Ziemię na dializie i sięgnęli w kosmos, kolonizując inne światy, to zrobilibyśmy z nimi i tamtejszym życiem to samo, co na Ziemi. Dla innych istot stalibyśmy się Marsjanami z Wojny Światów., zabijemy kolejne gatunki, a rosnąc dalej, sięgniemy być może w kosmos, po inne planety, których zasoby i mieszkańców będziemy sobie podporządkowywać. I wtedy dla innych istot we Wszechświecie staniemy się Marsjanami w „Wojny Światów”.
Korzyści uboczne decentralizacji systemu energetycznego
Rozwój OZE, dynamiczne taryfy prądu i poszerzanie kręgu prosumentów mają jeszcze jedną olbrzymią zaletę: prosument nie pstryka bezmyślnie włącznika prądu, lecz myśli. Maksymalizując swoje zyski korzysta z energii świadomie, optymalizuje jej zużycie, dopasowuje je do cen (a więc i podaży), instaluje własne źródła energii, wie na co zużywa energię oraz czy i jak opłaca się ją magazynować (oczywiście nie znaczy to, że będziemy co chwila nerwowo przestawiać przełączniki – wszystkim zajmie się pracujący w oparciu o wybrane przez nas ustawienia komputer). Wszystkie te działania prowadzą do zmniejszenia zapotrzebowania na prąd, kiedy będzie go mało, a wzrostu zużycia, kiedy będzie go w bród. Sieć inteligentna bardzo pomaga zbilansować zużycie prądu. Stymuluje też rozwój innowacji (na przykład baterii) oraz – co bardzo ważne – świadomość i myślenie u użytkowników.
Energetyka jądrowa jest tego antytezą – wpaja ludziom przekonanie, że energia to jest coś, co po prostu jest w gniazdku, co podkopuje świadomość społeczną i zdolność do myślenia systemowego oraz w kategoriach dobra lokalnej społeczności.
Transformacja energetyczna w kierunku OZE będzie szczególnie korzystna dla rejonów wiejskich. Przede wszystkim przeniesie się tam znaczna część produkcji energii (biogaz, wiatr, słońce itp.), za czym pójdą też korzyści gospodarcze. Dziś pieniądze na zakup paliw i prądu wypływają ze wsi szerokim strumieniem, zubożając ją. W nowym modelu mieszkańcy wsi będą beneficjentami – to na ich ziemi będą stały farmy wiatrowe i słoneczne, to oni będą dostarczać wsad do biogazowni i obsługiwać je. Dochody rolników zostaną zdywersyfikowane. Poprawi się też jakość infrastruktury na wsi i jakość życia. Sieci energetyczne w rejonach wiejskich są często w fatalnym stanie i sytuacja ta nie ulega poprawie – koncerny energetyczne nie zamierzają tam inwestować, bo rozległa infrastruktura jest kosztowna, a odbiorców mało.
Były czasy, kiedy dominowały budowane na sztuki wielkie komputery, dziś mamy różnorodność – oprócz wielkich maszyn mamy miliony serwerów i miliardy mniejszych jednostek obliczeniowych, od komputerów biurkowych, przez laptopy, po tablety i smartfony, standardowo współpracujące w ramach Internetu. Kiedyś taka złożoność wielu różnych współpracujących ze sobą sprawnie urządzeń byłaby nie do pomyślenia – dzisiaj jest oczywistością. Podobnie obecna wielka scentralizowana energetyka może zostać zastąpiona energetycznym Internetem, tworzonym przez różnorodne źródła różnej skali, ze znaczącym, a prawdopodobnie nawet dominującym, udziałem energetyki rozproszonej. Umożliwiające to technologie, kiedyś nieosiągalne, dziś są już dostępne.
Rozproszone i zróżnicowane źródła energii, w szczególności pracujące jako lokalne klastry energetyczne, gwarantują też zdecydowanie wyższe bezpieczeństwo dostaw. Scentralizowany system energetyczny, oparty o kilkadziesiąt wielkich elektrowni, jest narażony na poważne awarie, czy to „naturalne”, czy też celowe ataki fizyczne bądź informatyczne. W opinii specjalistów, polski system energetyczny można „przewrócić” niszcząc strzałami snajperskimi kilka dobrze dobranych izolatorów na liniach wysokiego napięcia. Albo transformatorów. Albo włamać się do systemów sterowania wielkich elektrowni – jest w Polsce kilkunastu ludzi, którzy rutynowo korzystają ze zdalnego dostępu, pozwalającego na taką ingerencję. Można przechwycić kody dostępu którejś z tych osób, zaszantażować albo przekupić. O tym wszystkim wie w Polsce wielu ekspertów z branży. Wiedzą też obce wywiady. Z bezpośrednich rozmów wiem, że po takim „przewróceniu” całego polskiego systemu energetycznego, jego postawienie nawet w ciągu miesiąca jest mało realne. Jakie byłyby tego konsekwencje dla naszej gospodarki? Rozproszony system energetyczny, oparty o miliony zróżnicowanych, rozproszonych i niezależnych źródeł energii, tworzących klastry energetyczne (np. biogazownia+wiatrak+fotowoltaika) mogące samodzielne pracować, w swojej odporności jest podobny do sieci Internetu, zaprojektowanego zresztą w swoim czasie jako struktura odporna na ataki niszczące jego fragmenty. W rozproszonym systemie energetycznym do scenariusza totalnego blackoutu nie dojdzie.
Dodatkowo…Chiny
Lista krajów i firm wycofujących się z energetyki jądrowej jest bardzo długa. W Europie, USA i Japonii technologia jest w głębokim odwrocie. Liczące się programy jądrowe utrzymują i rozwijają Rosja oraz Indie (choć tu też w ostatnim roku zredukowano planowaną na 2013 rok moc elektrowni jądrowych z 63 do 22 GW), ale przede wszystkim Chiny. Najprawdopodobniej to, jak potoczą się dalsze losy chińskiego programu jądrowego, zdecyduje o przyszłości tej technologii.
Chiny mają potencjał do budowy 10-12 reaktorów rocznie. Jednak choć inwestycje rozpoczęte w minionych latach są kontynuowane, od 2016 roku nie ruszyła żadna nowa budowa. Choć oficjalnie władze chińskie mówią o chęci rozwoju programu energetyki jądrowej, to nieoficjalnie jego perspektywy są podawane w wątpliwość. Przyczynami są zbyt wysoki koszt oraz obawy przed niezadowoleniem społecznym. Ten drugi czynnik w Państwie Środka gra szczególną rolę: gdy doszło do katastrofy w Fukushimie, władze w Pekinie patrzyły zszokowane, jak największy koncern energetyczny w jednym z najbardziej zaawansowanych technologicznie krajów świata okazał się bezradny i niezdolny do zapobieżenia stopieniu rdzeni reaktorów. Politycy zdawali sobie sprawę, że gdyby do podobnego zdarzenia doszło w Chinach, konsekwencje nie ograniczyłyby się do lokalnego skażenia promieniotwórczego oraz strat gospodarczych: zakwestionowane zostałyby kompetencje partii i rządu.
Chiny wzięły sobie kwestie bezpieczeństwa do serca. Niestety nowe reaktory generacji 3+, z ulepszonymi zabezpieczeniami, budowane w oparciu o projekty europejski (EPR) i amerykański (AP1000) są dwukrotnie droższe od dotychczasowych. Chiny pracują nad własną konstrukcją nowoczesnego reaktora Hualong-1, który wg założeń z przełomu 2015/2016 r. ma kosztować 2,5 mld$/GW. To, jaki okaże się finalny koszt i na ile będzie on konkurencyjny, będzie miało bardzo duże znaczenie dla przyszłości sektora.
Chiny pracują też nad reaktorami 4 generacji, w tym wysokotemperaturowymi reaktorami chłodzonymi gazem, sodem i solą oraz mniejszymi wersjami wodnych reaktorów ciśnieniowych. Mają być one tańsze w budowie i eksploatacji oraz bezpieczniejsze od dotychczas wykorzystywanych konstrukcji. Na razie nie wygląda na to, żeby miał nastąpić przełom. Rosnące koszty oraz (typowe dla tego typu reaktorów) problemy techniczne powodują, że prace wciąż pozostają na etapie badań naukowych, a plany budowy instalacji przemysłowych w oparciu o te projekty zostały jak na razie odłożone na półkę.
Małe reaktory?
Dostępne reaktory są sprzedawane w wersjach XXL, o mocy przekraczającej 1 GW. Czy małe reaktory mogłyby być lepszym rozwiązaniem, tańszym i bezpieczniejszym? Abstrahując od tego, że obecnie nie ma ich na rynku, pozostaję sceptyczny. Nie bez powodu energetyka jądrowa poszła w kierunku dużych konstrukcji, wytwarzających wielkie ilości energii, co pozwala na niską cenę jednostkową prądu. O ile mogę wyobrazić sobie, że małe reaktory niskiej mocy (kilka-kilkanaście MW) mogą być konkurencyjne ekonomicznie, to bardzo poważne wątpliwości wzbudzają we mnie kwestie bezpieczeństwa, w szczególności nielegalnego pozyskania materiałów promieniotwórczych. Zabezpieczenie jednej dużej elektrowni jądrowej jest prostsze niż setek niewielkich rozrzuconych po kraju reaktorów – w szczególności w sytuacji konfliktów. Ktoś wcześniej czy później zrobi z tego brudną bombę.
Atomowy park narodowy
Z cynicznym przymrużeniem oka można zauważyć, że katastrofy elektrowni jądrowej, takie jak w Czarnobylu czy Fukushimie, skutkują poważnym skażeniem promieniotwórczym i wysiedleniem rozległych obszarów. Nie jest to skażenie zabójcze, ale ludzie nie chcą żyć na terenie, na którym wyraźnie częściej dostawaliby raka, białaczki i innych chorób będących konsekwencjami skażenia promieniotwórczego. Dla zwierząt zniknięcie z danego terenu człowieka i jego presji (od polowań przez ruch samochodowy po rolnictwo itd.) jest jednak tak korzystne, że z nawiązką kompensuje negatywne konsekwencje skażenia terenu.
Polska atomowa
Po stronie potencjalnych korzyści dla Polski podnoszone jest też wykorzystanie programu jądrowego do pozyskania wysoko wzbogaconego uranu 235U lub produkowanego w reaktorze plutonu 239Pu, pozwalających wejść Polsce w posiadanie broni jądrowej. Osobiście nie jestem zwolennikiem tego pomysłu. Rozpowszechnienie broni jądrowej w małych krajach radykalnie zwiększyłoby prawdopodobieństwo jej użycia.
Zapotrzebowanie na energię
Biorąc pod uwagę dominującą rolę paliw kopalnych w systemie energetycznym (na świecie udział ponad 80-procentowy, a w Polsce jeszcze większy) oraz liczne zalety, w tym dyspozycyjność, bezpieczeństwo i wygodę użytkowania, jest oczywiste, że działania na rzecz ich szybkiego zastąpienia innymi źródłami energii tak czy inaczej będą poważnym wyzwaniem, trzeba też będzie dokonać kompromisów i zaakceptować pewne minusy innych źródeł energii.
Przeciętny Polak zużywa dziennie 85 kWh energii (pierwotnej), z czego użytecznie wykorzystuje około 40 kWh. Potencjał bezemisyjnych źródeł energii, pokazany na rysunku 3 to łącznie ponad 36 kWh na osobę dziennie, w zdecydowanej większości w formie prądu.
Wytwarzanie w Polsce takiej ilości energii z bezemisyjnych źródeł to program o ambitnych, ale realnych założeniach. Jednak jego skalowanie w górę, tak żeby uzyskać produkcję energii na obecnym poziomie (o wyższej nawet nie wspominając), byłoby bardzo problematyczne. A ile energii potrzebujemy, żeby w domach było ciepło, funkcjonował transport, działały fabryki i urządzenia elektryczne oraz cała reszta przy ambitnym, ale realnym programie poprawy efektywności energetycznej?
Wykorzystując dostępne dziś technologie i w sposób opłacalny ekonomicznie, możemy do 2050 roku zmniejszyć zużycie energii o połowę (a w dłuższym horyzoncie jeszcze bardziej), do poziomu niewiele ponad 20 kWh/o/d. Biorąc pod uwagę, że dziś wykorzystujemy efektywnie mniej niż połowę energii, a w nowym systemie będziemy wykorzystywać energię prawie w 100% (spalanie biomasy prawie wyłącznie w kogeneracji, silniki na prąd) lub większym (pompy ciepła), będziemy mieć użytecznie do dyspozycji prawie tyle energii, co teraz. A biorąc pod uwagę znacznie efektywniejsze jej wykorzystanie, usługi energetyczne mogą być nawet lepsze niż obecnie. Warto podkreślić, że zarówno ogrzewanie (i chłodzenie), jak i transport zostaną w zdecydowanej większości zelektryfikowane – zużycie prądu wzrośnie więc dwukrotnie – za to zużycie ropy, gazu ziemnego i węgla spadnie do zera. Pokazany na rysunku 3 plan energetyczny na wytworzenie 36 kWh/o/d jest więc nadmiarowy i możemy go ograniczyć albo proporcjonalnie, albo wręcz rezygnując z pewnych źródeł energii.
Podsumowanie
Co więc z tego wszystkiego wynika? Przypuszczam, że po zapoznaniu się z argumentami za i przeciw zdajesz sobie sprawę, że atom nie jest ani jednoznacznie czarny, ani jednoznacznie biały. Mając świadomość licznych minusów energetyki jądrowej można zrozumieć stanowisko osób, które zdecydowanie wypowiadając się przeciw budowie elektrowni jądrowych w Polsce. Jednak mając świadomość tego, do czego może doprowadzić brak skutecznej ochrony klimatu, można zrozumieć również stanowisko osób, które domagają się mobilizacji społeczeństwa na skalę wojenną i wdrożenia wszelkich rozwiązań, które mogą zapobiec katastrofie, nawet, jeśli miałyby one takie czy inne minusy.
Nie wiem, jakie jest Twoje stanowisko, mogę tylko powiedzieć, jaka jest moja opinia. Jestem z wykształcenia fizykiem jądrowym, silnie zaangażowanym w ochronę klimatu i uważam, że nadrzędnym celem powinna być szybka dekarbonizacja energetyki z użyciem szerokiego spektrum rozwiązań i technologii. Atom jest jednym z rozwiązań. Jednocześnie uważam, że powinniśmy przeprowadzić działania w sposób efektywny ekonomicznie, maksymalnie korzystny dla polskiej gospodarki i społeczeństwa oraz z uwzględnieniem myślenia systemowego.
Na chwilę bieżącą nie ma niestety dostępnych na rynku sprawdzonych, produkowanych seryjnie i tanich elektrowni jądrowych. Jednocześnie nie wykluczam przełomu technologicznego (a choćby dostępności produkowanych seryjnie i sprawdzonych reaktorów), dzięki któremu energia jądrowa stanie się konkurencyjna cenowo i znacznie bezpieczniejsza, co podniesie atrakcyjność elektrowni atomowych.
W krajach, w których działają niezagrożone elektrownie jądrowe (np. Niemcy), w mojej opinii lepiej było nie wyłączać ich przed końcem planowanego czasu eksploatacji, zamiast tego wyłączając szybciej elektrownie węglowe. My znajdujemy się w innej sytuacji: rozważamy możliwość budowy pierwszych elektrowni jądrowych w naszej historii. Nie uważam, że to dobry pomysł, w każdym razie w obecnym momencie.
Gdybym był osobą odpowiedzialną za energetyczną przyszłość Polski, to w pierwszej kolejności zainwestowałbym w poprawę efektywności energetycznej oraz odnawialne źródła energii (nie ograniczając się do inwestycji z budżetu państwa i kontrolowanych przez niego firm, lecz tak zmieniając otoczenie prawne, by stymulować inwestycje niezależnych inwestorów i osób prywatnych). Nie bałbym się przy tym wzrostu cen energii, skompensowanego obniżkami innych podatków – stymulowałoby to wzrost opłacalności inwestycji w efektywność energetyczną i nowe czyste źródła energii. Do lat 30. osiągnęlibyśmy znaczącą redukcję zapotrzebowania na energię oraz udział OZE w miksie energetycznym na poziomie 60-70%. Byłoby to dużo efektywniejsze (redukcja zużycia energii i emisji w stosunku do kwoty inwestycji) niż inwestowanie w program jądrowy. Dodatkowo, idąc w kierunku OZE i efektywności energetycznej, stworzone zostałyby liczne lokalne miejsca pracy, a środki zarobiły by polskie firmy, które rozwinęłyby się, dopracowały technologie, urosły i zaczęły eksportować rozwiązania za granicę (tworząc jeszcze więcej miejsc pracy w innowacyjnych sektorach).
Można się czasem spotkać z opiniami, że „powinniśmy inwestować we wszystko, co redukuje uzależnienie od paliw kopalnych i emisje – równocześnie w OZE, efektywność energetyczną i atom”. Tyle, że to tak nie działa… Nie mamy po 100000000000 na każdą technologię z osobna – jeśli zainwestujemy 100000000000 w program jądrowy, to odbierzemy tym samym środki na termomodernizację budynków ( „po nowemu”: pompy ciepła+rekuperacja+PV), nowoczesny transport zbiorowy itd.
Co dalej? Tak, jak opisałem to w książce „Rewolucja energetyczna. Ale po co?” (skrócony opis w artykule ABC nowego systemu energetycznego) uważam za możliwe pełne zasilanie naszej gospodarki za pomocą naszych własnych OZE, jednak przy bardzo wysokim udziale biomasy (jako czynnika stabilizującego system energetyczny), który wolałbym ze względów środowiskowych zminimalizować. Poza tym scenariusz autarkii energetycznej wcale nie jest ani konieczny ani najlepszy (zresztą dzisiaj też go nie realizujemy – importujemy prawie całą ropę, 3/4 gazu, a także coraz więcej węgla i energii elektrycznej przez połączenia transgraniczne).
W latach 30. przyszedłby więc moment, żeby zdecydować, jak dopiąć ostatnie 20% miksu energetycznego, mające zapewniać dostawy energii w okresach małej podaży energii z wiatru i słońca (bezwietrzne okresy zimowe). To właśnie tu może być miejsce dla elektrowni jądrowych. Jeśli okaże się wtedy, że na rynku dostępne są reaktory sprawdzone, bezpieczne i w rozsądnej cenie, to może to być właściwe rozwiązanie dla domknięcia miksu energetycznego (choć ze świadomością minusów tej decyzji, takich jak np. to, że wydane na zakup reaktorów środki w większości wypłyną z Polski czy problemy z bezpieczeństwem).
Oczywiście, za tych kilkanaście lat może się też okazać, że atom nie jest ani jedynym ani najlepszym rozwiązaniem na zapewnienie stabilnych dostaw energii, bo dostępne są inne, na przykład:
- mogą rozwinąć się technologie Power-to-gas (czy szerzej Power-to-X), pozwalające w efektywny (także kosztowo) sposób magazynować prąd wytwarzany przez instalacje OZE w formie nośników chemicznych (np. za pośrednictwem elektrolizy do wodoru i dalej do metanu, metanolu itp.);
- mogą rozwinąć się inne technologie magazynowania energii;
To warianty niezależności energetycznej opartej na krajowych źródłach energii i klastrach energetycznych. Ale (podobnie jak dzisiaj), może okazać się, że wygodniej, taniej (i wystarczająco bezpiecznie) jest skorzystać z importu energii:
- w Arabii Saudyjskiej, Maroku czy Teksasie energia słońca (kilka groszy za kWh) może być przetwarzana w metan, który do gazoportu w Świnoujściu będą nam przywozić gazowce (lub inny chemiczny nośnik energii) – zupełnie jak dzisiaj;
- mogą pojawić się linie przesyłowe HVDC (straty poniżej 3% na 1000 km), przesyłające do naszego rejonu Europy prąd z miejsc, gdzie jest produkowany w cenie kilku groszy za kWh (do tego bez cyklu sezonowego i z koniecznością magazynowania jedynie na noc – a w przypadku sieci międzykontynentalnej nawet bez tego problemu);
- energochłonne procesy (huty stali, aluminium, cementownie, rafinerie) wytwarzania surowców (o niewielkich marżach) mogą zostać przeniesione do pasa zwrotnikowego (są tam też korzystne warunki dla zapewnienia wysokotemperaturowego ciepła dla przemysłu), a do nas trafią już gotowe surowce lub prefabrykaty, z których (w znacznie mniej energochłonnych procesach) zrobimy produkty o dużej wartości dodanej;
Mogą też rozwinąć się alternatywne technologie energetyczne, na przykład orbitalne elektrownie słoneczne (budowę pierwszej już rozpoczęli Chińczycy).
Jeśli ktoś twierdzi, że nie widzi alternatywy dla elektrowni jądrowych, także do zasilania w energię przemysłu, to po prostu słabo widzi…. Za szczególnie sensowne ekonomiczne uważam wytwarzanie energii tam, gdzie jest to proste i tanie, bez potrzeby magazynowania na długie okresy, z późniejszym przesyłaniem energii (czy to jako prądu, czy w formie nośników chemicznych czy też surowców) w inne regiony świata. W tym kontekście na przykład plany Arabii Saudyjskiej, realizującej projekt farm PV o mocy 200 GW (dających średnią moc wytwarzania energii elektrycznej 40 GW – dwukrotnie więcej niż średnie polskie jego zużycie), z czego już 20 GW do 2020 roku i 60 GW do 2030 roku, pokazują że kraj ten chce robić to, co dotychczas – żyć z wysyłania energii w świat.
Przytoczone powyżej rozwiązania są mało kreatywne i w zasadzie są (bezemisyjną co prawda) kontynuacją scenariusza gospodarczego Biznes-jak-zwykle, który niezależnie od źródeł energii prowadzi do wzrostu zużycia zasobów, zanieczyszczania środowiska i destrukcji planetarnej sieci życia. A przecież czy musimy produkować tak wiele rzeczy, których często wcale nie potrzebujemy, które psują się po okresie gwarancji i nie nadają ani do naprawy ani do odzysku surowców? Może czas, żebyśmy zmienili priorytety i przestali mierzyć nasz postęp poziomem konsumpcji, a zaczęli mierzyć go jakością życia? Przyszłością nie jest świat wzrostu, rozumiany jako „coraz szybciej i coraz więcej”, lecz świat rozwoju, w którym zmieniamy priorytety na „coraz lepiej, z większą ilością szczęścia ludzkiego”. A może, jak już okaże się, że możemy produkować o połowę mniej gadżetów (to naprawdę bardzo konserwatywne założenie!), to energochłonne fabryki powinny przerywać pracę podczas okresów niskiej podaży energii z wiatru i słońca, podobnie jak młynarz, który mełł mąkę wtedy, gdy wiatr kręcił skrzydłami wiatraka?
Uważam, że
Na chwilę bieżącą powinniśmy skupić działania na szeroko pojętej efektywności energetycznej i OZE, nie wydając pieniędzy na energetykę jądrową. Gdy w ciągu kilkunastu lat osiągniemy na tyle wysoki udział OZE w systemie energetycznym, że dalsze podążanie tą drogą stanie się problematyczne i kosztowne, trzeba będzie pomyśleć, jak dopiąć ostatnie 20% miksu energetycznego – może tu być miejsce na atom; choć może się też okazać, że dostępne są inne, mniej problematyczne rozwiązania.
*analityk megatrendów, ekspert i dziennikarz zajmujący się powiązaniami w obszarach gospodarka-energia-zasoby-środowisko. Autor bestsellerów Świat na rozdrożu i Rewolucja energetyczna. Ale po co?
