KOMENTARZ
Prof. nzw. dr hab. inż. Konrad Świrski
Politechnika Warszawska
Prezes Transition Technologies
Energetyka Jądrowa nie ma jakoś w Polsce szczęścia. Pomimo wielu wysiłków edukacyjnych, badawczych i projektowych dalej jesteśmy w blokach startowych. Warto pamiętać, że samą edukację kadr dla energetyki jądrowej rozpoczęto w 1959 roku na Politechnice Warszawskiej, a jeszcze wcześniej bo 1956 powołano Pełnomocnika Rządu ds. Energetyki Jądrowej. Przez dziesięciolecia szereg pomysłów koncepcyjnych umieszczał pierwszą elektrownie w różnych miejscach Polski (historię można prześledzić tutaj) a w dużych, sponsorowanych decyzjami Rady Ministrów programach uruchomiono dwukrotnie program budowy elektrowni jądrowej. Pierwszy , jeszcze w realiach gospodarki komunistycznej (pierwsza decyzja z 1975 r) miał przynieść budowę najpierw 8,5 tys. MW, a potem nawet do 30 tys. MW mocy zainstalowanej (to był plan do roku 2000). Oczywiście zaraz ten pierwszy program zaliczył poślizg, ambitne plany ograniczono, ale rozpoczęto budowę pierwszego bloku (440 MW technologia WWER) w Żarnowcu. Tu znowu terminy się przesunęły, bo i kryzys lat 80-tych nie pomógł i finalnie program został zatrzymany w sierpniu 1990 po wydaniu ok 40-50% wymaganych środków (tutaj można zobaczyć doskonałe podsumowanie techniczne samej Elektrowni Żarnowiec l).
Drugi program rozwoju energetyki jądrowej w niepokojący sposób zaczyna przypominać dawne doświadczenia, ponieważ zmiany harmonogramu i zakręty są już coraz częstsze. Program wystartował w 2009 roku i w pierwszym rozdaniu pokazywał ambitny plan uruchomienia pierwszego rektora w 2020 (co uważano za hiperoptymizm), następnie daty przesuwano w kolejnych rewizjach na 2022, 2024 i obecnie na 20??. Znakiem czasów (to w całej Europie i na świecie) jest też to, że w stosunku do poprzedniego wieku i bardziej inżynierskiego podejścia, teraz programy pokazywane są dość ogólnie na power-pointowych slajdach. Na dziś PPEJ cały czas działa z koncepcją docelową 6 tys. MW w elektrowniach jądrowych (chyba dwóch) i pierwszych blokach w lokalizacji nadmorskiej- Żarnowice lub Choczewo (a właściwie Lubiatowo-Kopalino). Koncepcja pod którą przygotowywano cały program (lokalizacja, badania środowiskowe, przetarg) to bloki tzw. GEN III + z dużą mocą jednostkową 1000 – 1500 MW. Dość charakterystyczne dla polskiej energetyki jądrowej jest podawanie informacji, że już w kolejnym kwartale (a może półroczu) i zwykle do końca roku (tu wstawiamy datę) lub na początku roku (tu wstawiamy datę) pojawi się konkretny przetarg, decyzja, koncepcja finansowania, itp. Tak więc po zmianach rządowych minął rok 2015 i teraz oczekiwane są jakiś konkrety na koniec 2016 lub początek 2017.
Patrząc na ostatnie doniesienia prasowe, wydaje się, że zarys nowej koncepcji polskiego programu jądrowego krystalizuje się. Nowy kierunek to „małe reaktory modularne” – czyli SMR – obecna na świecie w ostatnich 20-latach alternatywna do wielkich konstrukcji bloków GEN III + wizja rozwoju energetyki jądrowej oparta o mniejsze jednostki (moc poniżej 300 MW a może i mniej). Jaki jest stan tych technologii, jakie plusy i wady nowej koncepcji i jaki będzie wynik dla PPEJ ?
Dlaczego w ogóle SMR, a nie obecne duże bloki jądrowe?
Nowe zmiany rynku energetycznego i wielowątkowa ofensywa energetyki odnawialnej, zagoniły dotychczasową energetykę odnawialną w ślepą uliczkę. To, co kiedyś było korzystne (duże moce, duże źródła, stabilna produkcja na lat kilkadziesiąt i przewidywalne zyski z inwestycji) teraz są albo wadą albo są już nie możliwe do zrealizowania. Wejście OZE i zmiana rynku przyniosła z jednej strony nacisk na decentralizację wytwarzania i jego nieprzewidywalność (warunki pogodowe), z drugiej natomiast kompletną rewolucję w finansowaniu – gwarantowanie środków dla OZE (poprzez mechanizmy FiT) i brak jakichkolwiek gwarancji dla energetyki konwencjonalnej. Ewolucja energetyki jądrowej w kierunku wielkich bloków okazała się zupełnie nieprzystającą do nowych warunków środowiskowych (ekonomicznych) – dla budowy potrzebne są wielkie środki finansowe (w energetyce jądrowej 80% składnika kosztów to koszty stałe, inwestycyjne) a na zliberalizowanym rynku energii brak jest mechanizmów gwarantujących odbiór energii po przewidywalnej cenie (to właśnie jest głównym elementem napędzającym rozwój OZE, które takie mechanizmy posiadają). Bloki jądrowe okazują się więc zbyt kosztowne, ale nie w samym finalnym koszcie produkcji energii, tylko w ilości pieniędzy jakie trzeba wyłożyć na budowę i czasie odzyskiwania tych pieniędzy. Ryzyko jest więc zbyt duże, a oczekiwania rynku co do długości inwestycji zupełnie inne. Dodając jeszcze wszechobecne problemy z budową elektrowni w nowych lokalizacjach (tzw. greenfield – teraz nikt nie pozwoli na nowa inwestycję koło swojego domu), naturalne staje się zrozumienie współczesnej geografii inwestycji jądrowej – buduje się relatywnie dużo w Chinach i innych krajach azjatyckich, gdzie panuje głód energii, nie ma problemów decyzyjnych oraz inwestycje finansowane są ze środków rządowych, a prawie nic lub z wielkimi problemami w USA i w Europie.
Remedium na te problemy „ewolucyjne” wielkich bloków jądrowych miały być właśnie SMR-y – tu niższa moc jednostkowa pozwalała na zaangażowanie mniejszych kapitałów na budowę (small), powtarzalna i modułowa budowa, kierowała uwagę na inwestycje zastępujące stare wyeksploatowane elektrownie węglowe (modular) – można krok po kroku wymieniać bloki węglowe (zwykle mniejszej mocy – np. jak w Polskiej energetyce 200 lub 360 MW) na modułowe reaktory i przez to reanimować życie elektrowni węglowej, która ma problem z emisją CO2. Należy jednak dodać, że w całą grupę SMR wrzucono także z czasem wszelkie nowe technologie jądrowe prowadzące do budowy mniejszych bloków – w tym także nowe lub odgrzewane technologie jądrowe jak HTGR (reaktory gazowe) lub koncepcje mikroelektrowni (bezobsługowych reaktorów małej (kilkanaście MW) mocy, które miały koncepcyjnie zasilać tereny trudnodostępne (np. Alaska), a czasami nawet idee pływających reaktorów na statkach – wiec samo pojęcie SMR jest dość obszerne i płynne.
Jeśli mówimy o „małych reaktorach” to jakie są i gdzie je się buduje?
Generalnie najpowszechniejsza definicja „small” mówi o kategorii mocy 300 MW lub mniejszej co jest właśnie odpowiednikiem zwrotu w koncepcjach projektowych i odchodzeniu od budowy jednostek coraz większej mocy. Prognozy z 2009 roku (IAEA) mówiły o 96 SMR-ach pracujących na świecie do roku 2030 (wersja optymistyczna) i 43 jednostkach (wersja pesymistyczna) – dla porównania w sektorze dużych elektrowni jądrowych obecnie ok. 70 reaktorów jest w budowie, a 150 jest planowanych. SMR-miały więc powolutku zajmować miejsce w energetyce, aczkolwiek nie jest prognozowany „wielki przełom”, a raczej pierwsze instalacje pilotowo-semikomercyjne torujące drogę dla SMR w pełnej skali tak w latach 2040-2050. W materiałach (dostępne tutaj) widać dość dobrze cały status i opis zarówno różnorodnych technologii SMR- od typowych reaktorów lekkowodnych po wysokotemperaturowe lub chłodzone sodem- jak również całą paletę możliwych mocy i co najistotniejsze – planowanych i uruchomionych projektów. Z tych w operacji i bezpośrednio budowanych mamy tabele jak poniżej.
Dane te można również skoordynować i porównać z dostępnymi na tej stronie i tam przejrzeć tabelki z budowanymi i planowanymi reaktorami. Wnioski są następujące – SMR-y to cała paleta technologii na etapie od koncepcyjnego do wstępnie pilotażowego wdrożenia. Nie można mówić o jednym dominującym typie SMR zarówno jeśli chodzi o sposób wytwarzania energii jak i moc jednostkową. Wydaje się, że potrzeba kolejnego 10-lecia (przy założeniu uruchomienia programów) na pojawienie się zdecydowanych liderów w sensie wiodących korporacji przemysłowych i już standardowych rozwiązań SMR w pełni dostępnych na rynku, a więc możliwych do kupienia od razu. Wszystkie te propozycje na dziś nie mają bowiem pełnej certyfikacji (różnie dla różnych firm) ani też pełnego projektu technicznego ani co najważniejsze – działającej instalacji i pełnego obrazu doświadczeń eksploatacyjnych. Tu warto zwrócić uwagę na ten problem i popatrzeć jak długo to trwa w energetyce jądrowej. Bo wielkie reaktory Gen III +, które teoretycznie właśnie są dzisiaj podstawą ofert producentów, dopiero teraz kończą pierwsza fazę budowy i oddania do eksploatacji i to zazwyczaj z wielkimi opóźnieniami. A więc w praktyce oswajamy dopiero Gen III + (i zbieramy doświadczenia praktyczne – tu warto popatrzeć na problemy zarówno EPR jak i AP 1000), a w SMR jesteśmy jeszcze o co najmniej dekadę do tyłu, na etapie projektowania, certyfikacji, i budowy a właściwie przygotowania do budowy. I raz jeszcze jedno, mianowicie-geografia. Praktycznie większość SMR to wcale nie Europa i USA, a nawet bynajmniej nie te dwa, a kraje uważane jeszcze kiedyś za peryferia, a dzisiaj kluczowe rynki energetyki jądrowej. Fala doświadczeń SMR przyjdzie więc z budowanych jednostek w Chinach, Rosji i może innych krajach. Jeśli chodzi o Europę to można mówić o inwestycjach podtrzymujących (utrzymanie technologii, program UK to 250 milionów euro przez 5 lat w badania), w USA podobnie – widać pewną konsolidację podmiotów na rynku poprzez łączenie w konsorcja i środki rzędu kilkuset milionów dolarów na podtrzymanie badań. To oczywiście duże miliony, ale dla technologii energetycznych bardziej jako podtrzymanie ognika, a nie rozpalenie dużego ogniska.
Jakie SMR w Polsce i co na to program jądrowy?
W zdawkowych komentarzach pojawia się zarys koncepcyjny modyfikacji programu jądrowego w Polsce. To przesunięcie punktu ciężkości z dużych bloków (1000 MW plus), które nie wiadomo jak sfinansować, gdyż w obecnej sytuacji energetyki trudno znaleźć dobry pomysł na wielkie koszty, a przykład brytyjski z Hinkley Point pokazuje, że nawet przy podpisanych gwarancjach w postaci tzw. kontraktów różnicowych jest problem z uruchomieniem inwestycji. Dodatkowo nie do końca wiadomo gdzie i jak wybudować- nie zakończono badań środowiskowych i problemy potencjalni mogą pojawić się zarówno z chłodzeniem jak i wyprowadzeniem mocy. Oczywiście nie wiadomo o jakich SMR-ach mówimy, a jak wiadomo, że są ich dziesiątki. Czy o modułowych lekkowodnych (klasyczne PWR) o mocy 200-300 MW, które mogą być alternatywą dla polskiej energetyki węglowej (reaktywacja życia polskich elektrowni np. w okresie 2030-2050 jeśli będą kończyć się zasoby węgla brunatnego). Czy o nowych, jeszcze mniej skomercjalizowanych, koncepcjach mikroreaktorów wysokotemperaturowych, które mają być zintegrowane z procesami przemysłowymi- tutaj też pojawiają się nowe informacje o koncepcjach budowy reaktora badawczego NCBJ. W każdym przypadku – na pewno nie mówimy o kolejnej dekadzie – warto pamiętać o lekcjach energetyki jądrowej – tu wszystko pokazuje się (komercyjnie) co najmniej 10 lat od daty na materiałach marketingowych. Jeśli więc myślimy o tych dużych wodnych SMR-ach to być może będą one koncepcją zmian w energetyce – tak w okolicach roku 2035. Jeśli mówimy o gazowych – to datę działań komercyjnych należy przesunąć jeszcze o 10 lat później. W każdym przypadku jest to kolejna lekcja dla Polskiego Programu Jądrowego, który najprawdopodobniej zrobi z powrotem krok do tyłu – od przygotowań do konkretnego przetargu, aczkolwiek bez pomysłu skąd pieniądze, do fazy bardziej koncepcyjnego dopasowywania nowych rozwiązań energetyki jądrowej do polskiego Energy mix. Oczywiście możemy napisać, że będziemy budować SMR-y w Bełchatowie-co może i koncepcyjnie ma sens, ale jak napiszemy, że już w 2030 to traktujmy ten termin z dystansem, bo jak wiadomo każdy zakręt wymaga zmniejszenia prędkości, a więc do pierwszej, polskiej elektrowni jądrowej… dojedziemy wolniej.
