Sobolewski: Co dalej z polskim projektem reaktora wysokotemperaturowego do produkcji ciepła i wodoru?

16 kwietnia 2019, 07:30 Atom

Tematyka związana z projektem reaktora wysokotemperaturowego trafiła na forum Sejmu w ostatnim dniu stycznia bieżącego roku, dzięki prezentacji, którą miałem zaszczyt przedstawić na posiedzeniu Parlamentarnego Zespołu Górnictwa i Energetyki, działającego pod przewodnictwem posła Ireneusza Zyski. Prezentacja ta jest dostępna na stronach Sejmu – pisze Dr Józef Sobolewski.

Interesującym wnioskiem z dyskusji, jaka wywiązała się pomiędzy uczestnikami spotkania, jest fakt, że wobec wdrożenia w Polsce tej technologii w dyskusji tej nie pojawiły się głosy krytyczne, co zwykle ma miejsce wobec technologii z obszaru energii jądrowej. Dyskusja przeniosła się później na fora portali branżowych, co świadczy o tym, że to interesujący temat nie tylko z technologicznego punktu widzenia, ale także z powodów ekonomicznych, społecznych oraz związanych z klimatem.

Ze względu na ograniczony czas spotkania w Sejmie nie wszystkie aspekty związane z otoczeniem HTR mogły być w prezentacji przedstawione, dlatego zostaną w niniejszym artykule silniej zaakcentowane, pomijając nieco aspekty czysto technologiczne omówione w Sejmie oraz opisane w raporcie Zespołu HTR znajdującym się na stronach Ministerstwa Energii (wersja polska i angielska).

Na początek przypomnę, że celem interdyscyplinarnego Zespołu ds. analizy i przygotowania warunków do wdrożenia wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych (Zespół HTR), powołanego przez Ministra Energii w lipcu 2016 roku, była dość szeroko rozumiana analiza potrzeb polskiej gospodarki, możliwości analitycznych, projektowych i produkcyjnych polskiego przemysłu i polskich ośrodków badawczych, analiza kosztów i możliwości sfinansowania projektu, analiza otoczenia prawnego i możliwości współpracy zagranicznej. Najważniejszym elementem tych prac było także zaproponowanie konkretnej technologii reaktorowej warunkującej sukces wdrożeniowy. Zaproponowano reaktor modularny IV generacji typu HTGR, reaktor wysokotemperaturowy chłodzony gazem. Jest to dojrzała i przetestowana praktycznie technologia. W polskich warunkach można oczekiwać wdrożenia komercyjnego już na początku lat trzydziestych.

Warto podkreślić, że Ministerstwo Energii wpisało do Strategii na rzecz odpowiedzialnego rozwoju, czyli tzw. planu Morawieckiego, jako jeden z priorytetowych programów „przygotowanie, przy wykorzystaniu polskiego potencjału przemysłowego i naukowego, wdrożeń wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych HTR do produkcji ciepła przemysłowego w skojarzeniu oraz wsparcie polskich badań i rozwoju materiałów dla IV generacji reaktorów”.

Wyniki działań Ministerstwa Energii związane technologią HTGR zostały przedstawione przez polską delegację na Konferencji Generalnej Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej. Prezentacja wywołała żywe zainteresowanie w świecie, a Polskę umieściła w centrum dyskusji i planów związanych z rozwojem technologii reaktorów wysokotemperaturowych.

Głównym wydarzeniem związanym z międzynarodowym zainteresowaniem polskimi pracami była Światowa Konferencja HTR (World HTR Conference) w Warszawie w październiku 2018 roku. Tygodniowa konferencja skupiła praktycznie wszystkich światowych ekspertów związanych z technologią wysokotemperaturową. Ponad 200 uczestników z dominującymi grupami ekspertów z Chin i USA dyskutowało zarówno o aspektach badawczych jak i komercyjnych tej technologii.

W rozmowach polskich przedstawicieli z partnerami zagranicznymi prowadzonymi w ostatnich latach, podstawowym kryterium, na które zwracano uwagę, było posiadanie aktualnych kompetencji w dziedzinie budowy reaktorów wysokotemperaturowych. Obecnie posiadają je tylko Chiny i Japonia. Wszyscy pozostali potencjalni partnerzy zagraniczni są na etapie porównywalnym z naszym lub dysponują jedynie fragmentami technologii. O ile Chiny, posiadające reaktor typu kulowego, są już praktycznie na etapie komercjalizacji i raczej bardziej są zainteresowane sprzedażą a nie wspólnym rozwojem, o tyle z Japonią możliwa jest szersza współpraca. Japonia posiada funkcjonujący, choć wyłączony po Fukushimie, reaktor typu pryzmatycznego i byłaby gotowa rozważyć propozycję wspólnej budowy reaktora komercyjnego. Japońska Agencja Energii Atomowej przyznała nawet wstępne fundusze na rozpoczęcie prac analitycznych wspólnie z Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). W ubiegłym roku odbyło się szereg spotkań z przedstawicielami japońskiego rządu oraz biznesu. Szczególnie ważne były spotkania z szefem japońskiego MSZ (krytycznego wobec rozwoju energetyki jądrowej), z przedstawicielami ministerstw METI i MEXT, z przedstawicielami partii rządzącej w japońskim parlamencie, a także z agencjami rządowymi i wieloma japońskimi organizacjami przemysłowymi. W efekcie tych wszystkich działań została wypracowana formuła współpracy, która miała podlegać dalszej pracy po wstępnej akceptacji kierunku ze strony japońskiej na początku bieżącego roku.

Zakres współpracy międzynarodowej ma znacznie szerszy kontekst, niż to, co zostało zasygnalizowane powyżej. Szczególnie ważna w aspekcie reaktora w wersji komercyjnej będzie współpraca z firmami amerykańskimi, zwłaszcza w obszarze niektórych rozwiązań technologicznych. Rząd amerykański mocno wspiera obecnie rozwój energetyki jądrowej, szczególnie w obszarze reaktorów modularnych, w tym reaktorów IV generacji, takich jak HTR. Jednakże, do czasu rozpoczęcia realnych działań w Polsce nasza pozycja negocjacyjna w stosunku do pragmatycznych Amerykanów jest niestety raczej słaba.

Kompetencje europejskie w tej dziedzinie, poza Wielką Brytanią, są już bardzo rozproszone. Tym niemniej Komisja Europejska, a zwłaszcza jej przedstawiciele z Euroatomu, z którymi kilkukrotnie poruszano ten temat, są świadomi kierunków rozwoju energetyki na świecie i faktu, że nie jest możliwe napędzanie gospodarki tylko i wyłącznie przez OZE. Najlepszym dowodem jest finansowanie przez KE szeregu projektów rozwojowych w energetyce opartej o reakcje jądrowe, w tym między innymi projektu GEMINI+ skupiającego się właśnie na rozwoju technologii reaktorów wysokotemperaturowych. Przewodniczący tego europejskiego projektu był także przewodniczącym Zespołu HTR powołanego przez Ministra Energii.

Podsumowując dotychczasowe działania można powiedzieć, że Polska dysponuje wstępnie określonym projektem rozwoju technologii reaktora HTGR, którego wdrożenie może znacząco wpłynąć na rozwój bez-emisyjnego ciepłownictwa przemysłowego i komunalnego nie tylko w Polsce, ale także w innych krajach, które nie mają irracjonalnego wstrętu do energetyki opartej na rozszczepieniu jądrowym. Polska ma szansę na sojusz z japońskim partnerem, z którym może rozwinąć komercyjne zastosowanie tej technologii. Do nawiązania realnej współpracy potrzebne są jednak bardziej zdecydowanych kroki z naszej strony. Oczywiście są także inni zainteresowani, jak np. USA, czy niektóre kraje europejskie, dla których kluczowe jest skomercjalizowanie technologii HTGR i stworzenie realnej konkurencji dla Chin.

Atutem Polski w tym wyścigu, oprócz własnego sporego rynku na to rozwiązanie, jest możliwość sfinansowania wersji testowej reaktora ze środków badawczo-rozwojowych, a niewykluczone, że także europejskich, co pozwoli na zbudowanie polskiego know-how w tej dziedzinie. Po zakończeniu rozpoczętego już projektu Gospostrateg warto rozważyć uruchomienie specjalnej ścieżki w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju na sfinansowanie kosztów budowy reaktora testowego (lub europejskiego reaktora testowego?). Środki na rozwój wersji komercyjnej powinny dostarczyć zainteresowane takim rozwiązaniem polskie firmy oraz nasz zagraniczny partner. Wkładem w inwestycje zainteresowani mogliby być także amerykańscy partnerzy.

Warto wskazać potencjalne korzyści, jakie przyniesie Polsce rozwijanie projektu reaktorów HTGR. Są to:

• Zmniejszenie zależności naszej gospodarki od importu paliw kopalnych (gaz i ropa) używanych do wytwarzania ciepła, ponieważ reaktory jądrowe, w tym HTGR, są jedyną realną bez-emisyjną alternatywą dla paliw kopalnych przy produkcji ciepła w znaczącej skali.
• Uzyskanie znaczącej przewagi technologicznej w postaci bez-emisyjnego źródła ciepła o małym jednostkowym CAPEX, mogącego mieć zastosowanie kogeneracyjne i generacyjne małej mocy.
• Zwiększenie odporności naszej gospodarki na nowe regulacje środowiskowe UE, nie tylko związane z emisja CO₂, ale przede wszystkim z tzw. śladem węglowym produktów. KE pracuje nad tym wskaźnikiem, który będzie stawiał polskie firmy w gorszej pozycji konkurencyjnej w porównaniu do firm innych państw.
• Impuls dla wzrostu gospodarczego opartego o rozwój produktów o bardzo wysokiej wartości dodanej. Wdrażanie ambitnego projektu o charakterze naukowo-infrastrukturalnym uruchomi szereg interakcji w całej polskiej gospodarce, szczególnie w powiązaniu międzynarodowym.
• Zwiększenie polskiego potencjału w obszarze eksportu technologii energetycznych. Reaktor modularny HTGR ze względu na bardzo wysokie standardy bezpieczeństwa, relatywnie niski CAPEX oraz różnorodność potencjalnych zastosowań, w sposób naturalny stanie się towarem eksportowym.
• Synergia z Programem polskiej energetyki jądrowej. Rozwój HTGR będzie wiązał się z budową potencjału w zakresie energetyki jądrowej zarówno po stronie polskich instytutów, jak i przemysłu. Pozwoli to na podniesienie poziomu kwalifikacji kadr oraz stworzy szanse rozwoju dla poddostawców komponentów dla energetyki jądrowej, co zaprocentuje przy budowie dużych energetycznych bloków jądrowych.
• W dłuższej perspektywie, przy osiągnięciu temperatur około 1000 stopni Celsjusza, będzie możliwe tanie i bez-emisyjne wytwarzanie wodoru w procesie pirolizy, co może okazać się kluczowe w kolejnej fazie rozwoju bez-emisyjnej motoryzacji.

Dla poparcia wymienionych powyżej korzyści warto przypomnieć, że estymowane w raporcie Zespołu HTR koszty wytworzenia ciepła z gazu zrównywały się z kosztem ciepła z HTGR przy cenie pozwoleń 20 euro za tonę CO₂, a węgla przy 50 euro za tonę CO₂. W roku, w którym raport tworzono, ceny emisji były na poziomie 7 euro za tonę, dzisiaj mamy zdecydowanie powyżej 20 euro, a to przecież nie koniec wzrostów cen pozwoleń na emisje CO₂.

W dyskusji dotyczącej przyszłości technologii HTGR bardzo ważny jest również czas. Dotychczasowe polskie działania przyczyniły się do wzrostu zainteresowania firm pracujących nad małymi reaktorami naszą częścią świata. Poniżej tylko kilka ostatnich wiadomości z naszego regionu:

• W lutym 2019 roku Energoatom (Ukraina) poinformował o planach zawarcia umowy powołującej konsorcjum z Holtec International (USA) oraz Excelon Generation (USA), w ramach, którego wykonane zostanie studium wykonalności na budowę i wdrożenie na Ukrainie reaktora SMR-160. Reaktor ten to mały modularny reaktor wodno-ciśnieniowy (PWR) o mocy 160 MWe generacji III.
• W marcu 2019 roku SNN SA (Rumunia) podpisał porozumienie o współpracy z NuScale Power (USA) w zakresie licencjonowania i budowy reaktora NuScale SMR. Porozumienie podpisano przy wsparciu Departamentu Energii USA. NuScale SMR to wymienny mały reaktor wodno-ciśnieniowy (PWR) o mocy 200 MWt lub 60 MWe generacji III.
• W marcu 2019 roku Fermi Energia (Estonia) wybrała Moltex Energy (UK-Kanada), jako preferowaną technologię w swoich planach ustanowienia produkcji bez-emisyjnej energii w regionie Morza Bałtyckiego. Obie firmy podpisały umowę o współpracy. Moltex SSR jest koncepcją reaktora na ciekłych solach (SSR-W) generacji IV. Ten typ reaktora o temperaturze na wyjściu 500-600 stopni Celsjusza jest konkurencyjny do HTGR.

Korzyści z rozwijania przez Polskę technologii HTGR są, więc oczywiste, dlatego postulat podjęcia pilnych dalszych kroków jest uzasadniony:

• Należy szeroko uwzględnić rozwój technologii HTGR w dokumencie PEP2040, a następnie po zaakceptowaniu tego dokumentu, w oparciu o tenże zapis stworzyć formalne warunki rozwoju technologii na przykład w formie kierunkowej uchwały rządu.
• Można też tego nie zrobić i postawić nasz kraj w roli biernego obserwatora rozwoju nowej, atrakcyjnej i czystej technologii produkcji ciepła.

*Poglądy przedstawione w tym artykule są prywatnymi opiniami dr Józefa Sobolewskiego i nie reprezentują stanowiska żadnej instytucji.