Jóźwicki: Neutralność klimatyczna może wymagać 200 GW atomu. Ten i inne wnioski z USA (ANALIZA)

 – Osiągnięcie zero-emisyjności do 2050 będzie wymagać dodatkowej mocy czystej energii o 550 – 750GW,  z czego około 200GW ma stanowić energia nuklearna – pisze Marcin Jóźwicki, współpracownik BiznesAlert.pl, o raporcie Departamentu Stanu USA.

Departament Energii (DOE) Stanów Zjednoczonych Ameryki (USA) opublikował raport, który ma na celu zainicjowanie dialogu z sektorem energetycznym. Publikacja ta ma także wskazać pespektywy, analityczną bazę faktów oraz wskazówki do decyzji inwestycyjnych sektora publicznego i prywatnego, dotyczące różnych technologii energetycznych. Raport skupia się na trzech zagadnieniach energetycznych: czysty wodór, zaawansowane technologie jądrowe, długoterminowe magazynowanie energii. Kolejne mają zostać wdrożone w nadchodzących miesiącach.

1. Zaawansowane technologie jądrowe

Potrzeba nowych mocy

We wszystkich scenariuszach dekarbonizacji energetyka jądrowa będzie odgrywać kluczową rolę jako bezemisyjne źródło energii. Osiągnięcie zero-emisyjności do 2050 będzie wymagać dodatkowej mocy czystej energii o 550 – 750GW,  z czego około 200GW ma stanowić energia nuklearna. Wyzwania związane z rozbudową przesyłu, wzajemnymi połączeniami, intensywnością użytkowania gruntów i innymi czynnikami, ograniczającymi rozwój odnawialnych źródeł energii mogą sprawić, że energia jądrowa stanie się jeszcze bardziej atrakcyjną opcją. Jest ona najbardziej efektywną spośród innych rodzajów energii, gdy porównamy uzyskane moce do powierzchni użytej ziemi pod budowę instalacji.

Amerykanie będą potrzebować więcej uranu

USA wydobywały i produkowały w 2014 roku 2,263 MT oktatlenku triuranu (U₃O₈). Jak możemy przeczytać na stronach energetyka24: „Wydobyty uran ma formę rudy. Żeby wyprodukować z niej paliwo dla elektrowni trzeba najpierw go zatężyć, produkując koncentrat zwany potocznie „yellow cake”. Cechuje się on wysoką zawartością oktatlenku triuranu (U₃O₈), najtrwalszego spośród tlenków uranu. Koncentrat jest następnie „wzbogacany”, celem zwiększenia zawartości rozszczepialnego izotopu U-235.”. Aby wesprzeć dodatkowe 200 GW, Stany Zjednoczone musiałyby rozszerzyć wydobycie o dodatkowe 50 000 MT rocznie (tj. wzrost o 22 razy w stosunku do najnowszego wyniku).

Potrzeba więcej reaktorów

Osiągnięcie 200 GW do 2050 r. przy 13 GW rocznie, wymagałoby uruchomienia rocznie ponad 40 reaktorów SMR lub około 13 dużych reaktorów generacji III+. Przy przewidywanym dwuletnim okresie licencjonowania i 3-5 latach budowy, „oczekiwanie na wyniki” pierwszych wdrożeń prawdopodobnie doprowadziłoby do nieosiągnięcia celów dekarbonizacji i utraty szans na stworzenie silnej bazy przemysłu nuklearnego w USA. Powszechnym problemem amerykańskiego łańcucha dostaw energii jądrowej jest brak dostępności dużych mocy, potrzebnych do kucia zbiorników dla reaktorów lekkiej wody. Od 2023 r. nie ma krajowych zdolności do produkcji odkuwek klasy jądrowej. Jednak niektórzy dostawcy mogą być w stanie spełnić wymagania jakościowe komercyjnych reaktorów jądrowych. Nawet przy takiej mocy, Stany Zjednoczone miałyby lukę w wysokości około 10 GW rocznie, która byłaby wymagana do osiągnięcia 200 GW zaawansowanej energii jądrowej do 2050 r.

Poza tym w dokumencie DOE znajduje się zapis o możliwości eksportu 5–10 reaktorów do zagranicznych odbiorców końcowych: „złożone zamówienia eksportowe pomogłyby w wytworzeniu masy krytycznej reaktorów, co pozwoliłoby na skalowanie krajowego łańcucha dostaw i produkcji, ale doświadczenie i siła robocza z wczesnych etapów budowy byłyby prawdopodobnie ograniczone.”

2. Czysty wodór

Programy wspierające rozwój produkcji wodoru w USA

Czysty wodór będzie odgrywał szczególnie ważną rolę w dekarbonizacji sektorów, które są trudniejsze do dekarbonizacji, takich jak rafineryjny, chemiczny i transportu ciężkiego. Rynek czystego wodoru w USA jest przygotowany na szybki wzrost, przyspieszony dzięki finansowaniu przez „DOE Hydrogen Hub”, uldze podatkowej na produkcję wodoru (PTC), programowi „DOE Hydrogen Earth Shot” oraz celom dekarbonizacji w sektorze publicznym i prywatnym. Produkcja czystego wodoru może wzrosnąć od niemal zera obecnie do około 10 mln ton metrycznych rocznie (MMTpa) w 2030 r. w zastosowaniach przemysłowych, transportowych i energetycznych oraz 50 MMTpa do 2050 r., co stanowi szansę inwestycyjną w wysokości 85-215 mld USD do 2030 r.

Analiza przeprowadzona przez Radę ds. Wodoru (The Hydrogen Council) wykazała że, USA nie byłyby najtańszym producentem wodoru w stosunku do krajów o szybszym wzroście, tańszej sile roboczej i wyjątkowo korzystnych warunkach dla rozwoju odnawialnych źródeł energii.

3. Długoterminowe magazynowanie energii

Potrzeby większych mocy z magazynów energii

Długotrwałe magazynowanie energii (Long Duration Energy Storage – LDES) może zapewnić krytyczną elastyczność i niezawodność w przyszłym, niskoemisyjnym systemie elektroenergetycznym. Amerykańska sieć energetyczna może potrzebować rzędu 225-460 GW mocy z magazynów energii do zastosowań na rynku energetycznym dla systemów zerowych netto. Ponadto LDES może być ważnym rozwiązaniem służącym poprawie odporności lokalnej i regionalnej wraz z rosnącą częstotliwością występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych, przy jednoczesnym ograniczeniu kosztów i zagrożeń związanych z rozbudową sieci. LDES obejmuje zestaw różnorodnych technologii, które mają wspólny cel magazynowania energii przez 10 do 160 godzin czasu trwania wysyłki. Raport LDES definiuje i analizuje dwa segmenty rynku: Inter-day LDES (10-36 godzin) i Multi-day LDES (36-160+ godzin).

Nowe miejsca pracy dzięki LDES

Jeśli LDES zyska na popularności na rynku do 2030 r. , może wygenerować do 2,1 mln bezpośrednich miejsc pracy w dziedzinach takich jak inżynieria i budownictwo oraz wygenerować do 530 mld USD skumulowanych korzyści ekonomicznych w ciągu najbliższych 25 lat. Może to umożliwić także przejście wyspecjalizowanej siły roboczej z przemysłu naftowego i gazowego do branży odnawialnych źródeł energii i produkcji pojazdów elektrycznych.

Dekarbonizacja dzięki magazynowaniu energii

LDES może odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji amerykańskiego systemu energetycznego. Technologie LDES są opcją umożliwiającą wytwarzanie energii odnawialnej, zmniejszenie presji na transmisję i rozmieszczenie oraz zwiększenie wykorzystania i niezawodności systemu. Aby zrealizować tą wizję przyszłości, konieczne są interwencje, które mogą różnić się regionalnie w zależności od obecnych i potencjalnych wyników rynkowych oraz zasobów fizycznych i infrastruktury. Przewiduje się, że do 2030 r. podmioty z branży będą potrzebowały co najmniej  9–12 miliardów dolarów inwestycji w celu wsparcia badań i rozwoju, wdrożenia komercyjnego i rozbudowy łańcucha dostaw.

Kilkuset stronicowy raport Departamentu Energii USA to wielowymiarowa analiza wielu zagadnień kluczowych dla przyszłości energetyki na kontynencie amerykańskim oraz na świecie. Znajdziemy tam prognozy, symulacje oraz różne scenariusze wydarzeń w energetyce na najbliższe kilkadziesiąt lat. Raport jest także obfity w bardzo ciekawe wykresy, infografiki, tabele. Jest to rzeczowe i profesjonalne podejście do poważnego tematu, jakim jest dążenie do jak najmniejszej emisyjności, przy wykorzystaniu nowoczesnych źródeł energii. Analiza ta może być wzorem dla innych, jak należy w kompleksowy sposób podchodzić do kluczowych kwestii gospodarczych oraz jak inicjować dyskusje i debaty na przyszłościowe cele ważne dla państw.