Strupczewski: Polska energetyka jądrowa będzie częścią rozwiązania problemów naszego sektora
KOMENTARZ
Dr inż. Andrzej Strupczewski
prof. nzw Narodowego Centrum Badań Jądrowych
Polska energetyka ma do rozwiązania wiele problemów, częściowo podobnych jak w innych krajach Unii Europejskiej, częściowo zaś specyficznych dla polskiej struktury sektora.
Problemy wspólne dla krajów UE wynikają z rosnącego udziału silnie subwencjonowanych odnawialnych źródeł energii (OZE), które istnieją dzięki wysokim dopłatom wszystkich odbiorców do tzw. „zielonej energii” i mają pierwszeństwo w dostępie do sieci energetycznej, co w okresach silnego wiatru lub dobrego nasłonecznienia zmusza elektrownie systemowe – węglowe, gazowe lub jądrowe – do zmniejszania mocy lub całkowitego wyłączenia. Powoduje to sztuczne obniżanie współczynnika wykorzystania mocy elektrowni systemowych i odbiera sens ich utrzymywania w systemie.
Skutki tego widać najlepiej w Niemczech, daleko zaawansowanych na drodze do wprowadzania wiatraków i paneli fotowoltaicznych jako źródeł dominujących w systemie energetycznym. W połowie 2014 roku energetyka niemiecka zgłosiła listę elektrowni systemowych (czyli elektrowni sterowalnych, na które może lioczyć system energetyczny) o łącznej mocy 7,9 GWe, które wnioskowały o zezwolenie na zamknięcie ze względu na utratę opłacalności wskutek wymuszonych przerw w pracy. W lipcu 2015 roku na liście tej były już elektrownie systemowe o łącznej mocy 9,2 GWe. Ceny płacone producentom energii elektrycznej spadają i wynoszą około 40 euro/MWh, ale posiadacze OZE mają wysokie dochody, bo dostają dodatkowe wynagrodzenie za produkcję „zielonej energii”. Ceny płacone przez odbiorców elektryczności w Niemczech i w Danii były w 2015 roku najwyższe w Europie (odpowiednio 29,5 eurocentów//kWh i 30.7 eurocentów/kWh), około dwukrotnie wyższe niż we Francji (16,6) i w Finlandii (15,5 eurocentow/kWh).
Wobec braku opłacalności elektrowni systemowych nie ma chętnych do budowy nowych elektrowni w Niemczech. Jak oświadczyła pani Hildegard Müller, prezes niemieckiego stowarzyszenia przemysłu energetycznego i wodnego (BDEW), “nadchodzi zamrożenie budowy nowych elektrowni, a plany budowy połowy z nich wiszą na włosku…” W Polsce perspektywy dla elektrowni systemowych też nie były dobre – przed trzema laty PGE odmawiało podjęcia budowy nowego bloku w elektrowni Opole w oparciu wyłącznie o rynek energii, a obecnie realizuje inwestycję w nadziei na szybkie utworzenie rynku mocy. Budowa bloku C elektrowni Ostrołęka jest potrzebna – ale względy ekonomiczne wstrzymują podjęcie tej budowy. Grupa EDF Polska nie zaczęła rozbudowy elektrowni węglowej w Rybniku – natomiast wycofuje się z węglowych aktywów energetycznych w Polsce.
Częściowym rozwiązaniem tych trudności może być przejście od rynku energii do rynku mocy, czyli kontraktowanie na rok lub kilka lat wcześniej mocy, która muszą zapewnić elektrownie systemowe. Takie podejście wprowadzono w Wielkiej Brytanii i okazało się ono skuteczne. Na forum europejskim trwa dyskusja, kto powinien płacić za koszt utrzymywania mocy rezerwowych. Jedna z propozycji to obciążenie tymi kosztami tych, którzy powodują gwałtowne wahania mocy dostarczanej do sieci, a więc deweloperów elektrowni wiatrowych i słonecznych. Niezależnie jednak od tego, kto ma ponosić koszty, jasne jest że przy dużym udziale wiatraków i paneli fotowoltaicznych w systemie muszą też istnieć elektrownie systemowe zapewniające niezawodne zasilanie sieci energetycznej. Jak stwierdził minister energii Krzysztof Tchórzewski, trzeba starać się o rozwój takich źródeł OZE, które są sterowalne, na przykład biogazowni, nawet, jeśli potrzebne na ten cel nakłady inwestycyjne są wyższe.
Faktem jest, że biogazownie są znacznie lepsze od wiatraków i paneli PV, ponieważ stabilizują system elektroenergetyczny – zatem jeśli Polska jest zmuszona przepisami unijnymi do rozwijania OZE na dużą skalę, to powinna skupić się na rozwoju stabilnych OZE, takich właśnie jak biogazownie. Jednak same biogazownie nie wystarczą dla zaspokojenia potrzeb energetycznych kraju. W ciągu najbliższych 20 -30 lat Polska, podobnie jak cały świat, będzie opierała swą energetykę na wykorzystywaniu zasobów węgla. Ale jeśli rozpatrujemy system elektroenergetyczny na świecie w perspektywie długoterminowej, to jasne jest, że za 30-50 lat zasoby taniego węgla i gazu wyczerpią się i jako elektrownie systemowe pozostaną wtedy tylko elektrownie jądrowe.
W Polsce dodatkowo występuje problem nieopłacalności wydobycia węgla z pokładów znajdujących się coraz głębiej pod ziemią. Wskutek wydobywania węgla z dużej głębokości warunki pracy są ciężkie, temperatury wysokie, czasy dojścia na stanowisko pracy długie, a koszty wydobycia coraz wyższe. Dlatego musimy przygotować się do stopniowego wprowadzenia elektrowni jądrowych na miejsce obecnego systemu starych elektrowni węglowych.
Elektrownie jądrowe mogą pracować nie tylko w podstawie obciążenia, ale i zmieniać swą moc w zależności od potrzeb systemu, a nawet tak, by kompensować przewidywalne zmiany wiatru i nasłonecznienia. O tym, że nie jest to tylko twierdzenie teoretyczne świadczy praktyka pracy elektrowni jądrowych w krajach Unii Europejskiej. Na rysunku poniżej widać, jak duże elektrownie jądrowe w Niemczech pracują w systemie nadążania za obciążeniem. Jeszcze wyraźniejsze zmiany mocy występują we Francji, gdzie elektrownie jądrowe wytwarzają ponad 75% energii elektrycznej i muszą dostosowywać swą produkcję do bieżącego obciążenia systemu elektroenergetycznego. Elektrownie z reaktorami III generacji, jakie będziemy budowali w Polsce, np. reaktory EPR mogą zmieniać swą moc cyklicznie w granicach od 25% do 100%, reaktory AP1000 od 30% do 100%, a inne reaktory III generacji też posiadają podobną cechę.
Oczywiście praca elektrowni jądrowych na zmniejszonej mocy jest niepożądana ze względów ekonomicznych, bo elektrownie jądrowe dostarczają energie elektryczną najtaniej ze wszystkich źródeł systemowych pracując na pełnej mocy. Dlatego dla dobra odbiorcy i utrzymania rachunków za elektryczność jak najniżej, operator systemu stara się utrzymywać moc elektrowni jądrowych jak najwyżej, a wyłączać inne droższe źródła energii. Ale technicznie biorąc – praca elektrowni jądrowych w układzie nadążania za obciążeniem jest w pełni możliwa. Dlatego nawet przy budowie drogich wiatraków i paneli słonecznych elektrownie jądrowe mają sens – są częścią rozwiązania problemu nierównomierności dostaw energii z OZE
Zmiany mocy w ciągu doby w 6 dużych elektrowniach jądrowych w Niemczech pracujących w systemie nadążania za obciążeniem
O możliwościach magazynowania energii z OZE i wynikających stąd aspektach ekonomicznych pracy elektrowni jądrowych i OZE napiszemy za kilka dni.
