Strupczewski: Nakłady na OZE dużo wyższe niż na atom

KOMENTARZ

Prof. dr Andrzej Strupczewski

prof. nadzw. Narodowego Centrum Badań Jądrowych

Koszty elektrowni jądrowych z reaktorami III generacji dla Polski [1]

Niedawna pozytywna decyzja rządu o zatwierdzeniu Programu Polskiej Energetyki Jądrowej pobudziła przeciwników tego źródła energii do nowych ataków, tym razem ukierunkowanych na opłacalność budowy elektrowni jądrowych.

Nie są to zarzuty nowe – takie same zarzuty stawiano 20 i 30 lat temu budowniczym elektrowni jądrowych w USA, we Francji czy w Szwecji. A przecież dzisiaj elektrownie jądrowe we wszystkich krajach dostarczają tani prąd, a są to te same elektrownie, które były tak gwałtownie zwalczane przez Greenpece i inne organizacje antynuklearne.

Budowa nowych elektrowni jądrowych rzeczywiście wymaga dużych nakładów kapitałowych, ale dzięki bardzo niskim kosztom paliwa elektrownie jądrowe spłacają zaciągnięte kredyty przy utrzymaniu niskich cen energii elektrycznej. Co więcej, można oczekiwać, że nakłady inwestycyjne w przyszłości zostaną zredukowane dzięki nabytemu doświadczeniu, opanowaniu wprowadzanych obecnie technologii, dzięki efektom liczby zbudowanych bloków danego typu, normalizacji, utrzymaniu harmonogramu budowy, konkurencji wśród dostawców itd.

Przyszłość energetyki jądrowej zależy od skutecznej kontroli kosztów inwestycyjnych. Wszystkie inne składowe kosztów, a wiec koszty eksploatacji , koszty cyklu paliwowego, unieszkodliwiania odpadów i likwidacji elektrowni, koszty ubezpieczeń, koszty współpracy z systemem są małe i zdecydowanie korzystne dla energetyki jądrowej.

Nakłady  bezpośrednie płacone za projekt, pełne dostawy elementów elektrowni i budowę bloku z rozruchem włącznie (EPC – Engineering, procurement, construction) zależą silnie od liczby bloków i są niższe dla budowy serii bloków niż dla jednego lub dwóch bloków.

Według najbardziej aktualnych danych, opublikowanych w wykonanym dla Komisji Europejskiej w listopadzie 2013 roku studium profesora Williama D. D’haeseleera z Uniwersytetu Leuven w Belgii[1] oczekiwane nakłady inwestycyjne dla szeregu bloków na terenie pod powtórną zabudowę wynoszą 3400 €2012/kW z rozrzutem od 3060 do 3910 €2012/kW. W przypadku programu  polskiego przewidującego budowę bloków o łącznej mocy 6000 MW w postaci 6 lub 4 bloków w dwóch lokalizacjach nakłady mogą być nieco wyższe od oczekiwanej średniej wartości 3400 €2012/kW. W przypadku budowy tylko dwóch bliźniaczych bloków nakłady oczekiwane wnoszą 3,910 €2012/kW z odpowiednim rozrzutem.

Nakłady bezpośrednie, jakie uzgodniono w kontraktach zawieranych w ostatnich 4 latach, przedstawiają się następująco:

Jak widać, ceny EPC w zawartych dotychczas kontraktach na EJ z reaktorami III generacji zawierają się w granicach od 2,5 mln euro/MW do 3,8 mln euro/MW.  Koszty EJ w Indiach są niższe, bo będą tam instalowane reaktory II generacji. Koszty w Chinach są bardzo niskie, co jest wynikiem niskich płac robotników i niskiego kursu waluty chińskiej.

Przyjmując dla przyszłych bloków budowanych w Polsce wartość 3900 euro z 2012 roku/kW otrzymamy nakłady bezpośrednie na jeden blok o mocy 1600 MWe wynoszące 6,24 mld euro, czyli przy przeliczniku 1 euro = 4,2 PLN będzie to 26 mld PLN. Przy stopie procentowej 8% i czasie budowy 6 lat na oprocentowanie kapitału przy równomiernym rozkładzie wydatków potrzeba  będzie dodatkowo 6,254 mld PLN, a wiec razem około 32 mld PLN. Można jednak oczekiwać, że dzięki konkurencji między dostawcami i dzięki budowie szeregu  bloków nakłady inwestycyjne będą mniejsze, około 3500 €2012/kW a dzięki uzyskaniu kredytów z Agencji Eksportowych średnia wielkość oprocentowania kapitału wyniesie 6%.  Wówczas nakłady do chwili zakończenia budowy wyniosą 3500 x 1600 x 4,2 = 23,5 mld PLN, a koszty oprocentowania kapitału wyniosą 4,23 md PLN, razem  poniżej 28 mld PLN.. Jest to znacznie mniej niż podawał prof. Mielczarski.

Warto dodać, że nakłady inwestycyjne na wiatraki lub panele fotowoltaiczne są znacznie wyższe niż na elektrownie jądrowe. Wg danych niemieckiego instytutu Fraunhofer, programowo popierającego budowę odnawialnych źródeł energii, panele fotowolticzne w Niemczech pracują przez czas równoważny 1000-1200 godzin pełnej mocy rocznie, wiatraki na lądzie przez 1300 -2700 godzin, a na morzu 2800-4000 godzin.[15] Przy tak krótkim czasie wykorzystania mocy zainstalowanej nakłady inwestycyjne na jednostkę mocy trzeba odnosić do mocy średniej w ciągu roku, a nie do mocy maksymalnej osiąganej w najbardziej dogodnych warunkach pogodowych. Po przeliczeniu nakładow inwestycyjnych na moc średnią w ciągu roku okazuje się, że wynoszą one np. dla wiatru na morzu 3,5 mln euro/MW mocy szczytowej[16], a dla współczynnika wykorzystania mocy równego 0,4 otrzymujemy 8.75 mld euro za 1000 MWe mocy średniej. Aby z morskich farm wiarowych otrzymać taką samą energię jak z elektrowni jądrowej o mocy 1600 MWe trzeba  byłoby wydać na bezpośrednie nakłady inwestycyjne 3,5 x1,6x 4,2 x 0,9/0,4 = 52,9 mld PLN. To dwa razy więcej niż dla elektrowni jądrowych – od 23,5 do 26 md PLN.

Dla wiatraków na lądzie o mocy powyżej 500 kW nakłady podane w opracowaniu Instytutu Energetyki Odnawialnej [17] (tabela 4.2) wynoszą 6,39 mln PLN/MW mocy szczytowej. Przyjmując bardzo optymistyczną wartość 2400 godzin pracy na pełnej mocy rocznie, to jest współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej 2400/8760 = 0,27, otrzymamy nakłady na moc średnia w ciągu roku równe 6,39/0,27 = 23,67 mln PLN/MW.  Ale przyjęcie współczynnika 0,27 jest rażącym odchyleniem od realnych danych. W Niemczech wg Instytutu Fraunhofera energia wyprodukowana przez wiatraki w 2013 roku wyniosła 47,2 TWh, a moc wiatrakow 32.5 GW[18] . Stąd średni czas efektywnej pracy na pełnej mocy to 1452 h, czyli współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej to 1452/8760 = 0.166. Przy tym rzeczywistym współczynniku nakłady na moc średnią w ciągu roku to 6,39/0,166 = 38,5 mln PLN/MW.  Trochę taniej niż dla morskiej farmy wiatrowej, ale dużo więcej niż dla elektrowni jądrowej, dla której oczywiściei też trzeba uwzględnić współczynnik wykorzystania mocy. Dla reaktorów III generacji wynosi on 0,9, a więc jest ponad 5 razy większy niż dla farm  wiatrowych w Niemczech.

Tak więc nakłady inwestycyjne na wiatraki są dużo wyższe niż na elektrownie jądrowe. Jeśli ktoś mówi, że Polski nie stać na budowę elektrowni jądrowych, a jednocześnie uważa, że stać nas na budowę wiatraków, to popełnia rażący błąd logiczny. Skutki takiego błędu widać, gdy trzeba płacić rachunki za prąd. Nasi sąsiedzi Niemcy właśnie je płacą, a że są one dwakroć wyższe niż we Francji, że ponadto w skali państwa łączne dopłaty do OZE przekraczają już 20 miliardów euro rocznie, nawet największy zwolennik OZE postawiony na stanowisku wicekanclerza oprzytomniał i zawołał „ gospodarka Niemiec doszła już do kresu swych możliwości płacenia na OZE!

Hasło „OZE jest tanie…” okazało się w praktyce nieprawdziwe.

Nakłady inwestycyjne na elektrownie jądrową są większe niż na elektrownie węglowe, ale za to następne pozycje są bardzo korzystne dla energetyki jądrowej i zapewniają jej konkurencyjność Dzięki długotrwałej pracy elektrowni jądrowych – planowanej obecnie na ponad 60 lat – i dzięki wysokiemu współczynnikowi wykorzystania mocy koszty produkcji energii są małe.

Koszty likwidacji elektrowni  i unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych są małe, ponoszone przez posiadacza elektrowni i w pełni uwzględniane w ocenach ekonomicznych.

Koszty cyklu paliwowego są bardzo małe. Pełne koszty cyklu paliwowego w ciągu całego okresu pracy elektrowni jądrowej to  6 €2012 /MWhe (± 0.75 €2012 /MWhe)

Koszty utrzymania ruchu i remontów (O&M) około  10 €2012 /MWhe (± 3.5 €2012 /MWhe)

Bardzo istotną pozycją jest koszt kredytu. Zakres przyjmowany do rozważań to od 5% do 10%, a w analizach polskich przyjmowano 6% jako wartość odniesienia i 8% jako wartość maksymalną. Wysokość tego oprocentowania jest niższa niż w przypadku innych przedsięwzięć, bo dostawcy reaktorów zapewniają nisko oprocentowane pożyczki z agencji wspierania eksportu. Od banku kraju dostarczającego reaktor można uzyskać pożyczkę w wysokości 85% wartości kontraktu z tym krajem plus pożyczkę na zakupy krajowe w kraju inwestora w wysokości do 30% wartości kontraktu eksportowego. Wysokość oprocentowania pożyczki bankowej na EJ zwana SCiRR to CIRR (Commercial Interest Reference Rates – ustalane przez OECD) plus 75 punktów bazowych ponad CIRR. Dla kontraktów w Euro, przy pożyczkach na 18 lat, stopa procentowa wynosi CIRR = 4,97% rocznie, a dla elektrowni jądrowych SCIRR = 5,72%/rok. Ponadto kredytobiorca musi zapłacić ubezpieczenie pożyczki by pokryć ryzyko, że będzie niewypłacalny. Wysokość ubezpieczenia MPR zależy od kategorii ryzyka, do której OECD zalicza dany kraj. Polska ma kategorię 2 w skali od 0 (najlepsza) do 8 (najgorsza). W przypadku Polski wartość MPR wynosi orientacyjnie 3.28 %, płatne tylko jeden raz przy uzyskiwaniu pożyczki.

Przyjmowanie oprocentowania w wysokości 6% jest więc założeniem rozsądnym. W konkretnych negocjacjach z bankami bardzo istotna jest kwestia zaufania, że dany kraj zrealizuje budowę do końca i że elektrownia będzie dobrze zbudowana i eksploatowana. Gwarancje rządowe, że budowa raz zaczęta będzie doprowadzona do końca, są ważnym czynnikiem w podnoszeniu zaufania i obniżaniu kosztów kapitału. Innym elementem jest zapewnienie, że współinwestor jest godny zaufania, zna dobrze proponowany typ reaktora i umie go eksploatować. Dlatego PGE podjęło decyzję o prowadzeniu przetargu zintegrowanego, nie tylko na technologię, ale i na pomoc w finansowaniu i współudział w budowie i eksploatacji elektrowni.

Dla przedstawienia wpływu oprocentowania na koszty, podaję poniżej zakres kosztów energii przy stopie procentowej 5% i 10% według wymienionego powyżej studium profesora Williama D. D’haeseleera:

Koszty energii elektrycznej w pełnym cyklu życia elektrowni (LCOE) dla szeregu bloków:

• przy oprocentowaniu kapitału 5% dla nakładów 3,400 €  LCOE(5%)= 43 €2012/MWh
• a dla oprocentowania kapitału 10% LCOE(10%)= 75 €2012/MWh

Dla dwóch bloków

• Przy oprocentowaniu kapitału 5% dla nakładów 3,910 € (ref) LCOE(5%)= 48 €2012/MWh
• a dla oprocentowania kapitału 10% LCOE(10%)= 84 €2012/MWh

Dla każdego z tych kosztów energii elektrycznej w ciągu życia elektrowni występuje dodatkowa niepewność w kosztach cyklu paliwowego (± 3.5 €2012 / MWh) i w kosztach ruchu i remontów (± 0.75 €2012 / MWh). Gdybyśmy po prostu dodali te niepewności i zaokrąglili wyniki, to każda z podanych powyżej wartości kosztu byłaby obarczona dodatkową niepewnością ± 4 €2012 / MWh.

1. Podane powyżej wartości można porównać z cenami energii uzgodnionymi przez rząd brytyjski i EDF. Wartości bezwzględnych nie można przyjmować jako miarodajnych dla Polski, bo pamiętajmy, że już obecnie cena energii w Wielkiej Brytanii wynosi około 50 GBP/MWh, a więc 250 zł/MWh, podczas gdy w Polsce jest ona równa 160 zł/MWh. Pokazuje to , że płace pracowników w Wielkiej Brytanii są wyższe niż w Polsce i przyszłe ceny energii elektrycznej też będą wyższe. Warto jednak zobaczyć, jak kształtuje się porównanie przewidywanych cen dla różnych źródeł energii. Wyliczenia dotyczące jednostkowych kosztów wytwarzania wykonane dla rządu brytyjskiego z grudnia 2013  r. i proponowane ceny długoterminowe  przedstawia poniższa tabela:

Z powyższej tabeli wynika jednoznacznie, że elektrownie jądrowe otrzymają najniższe ceny w kontraktach różnicowych spośród wszystkich źródeł.

Jak ustalił francuski Trybunał Obrachunkowy pełny koszt energii z atomu we Francji uwzględniający wszystkie czynniki wynosi 54 euro za MWh. Wyliczenie to sporządzono po raz pierwszy w historii, przy okazji kampanii przed wyborami prezydenckimi, dokonała go instytucja niezależna, o uznanej renomie[21]. Uwzględniono koszty wszystkich elementów: budowy reaktorów, ich modyfikacji zarządzonych po wypadku w Fukushimie, a także paliwa, utrzymania, rozbiórki, zarządzania odpadami, włącznie z tymi, które zostaną umieszczone w przyszłym składowisku geologicznym. Trybunał w swoim raporcie ocenił, że we Francji nie ma żadnych „kosztów ukrytych” energetyki jądrowej, a z tym stanowiskiem zgodziły się różne środowiska m.in. politycy, media”. Na 75 euro za MWh wycenił Trybunał koszt energii w przypadku zastąpienia działających we Francji 58 reaktorów tymi najnowszej generacji – EPR. Koszty energii z innych źródeł oszacowała rządowa komisja „Energie 2050”, z jej wyliczeń wynika, że MWh z farm wiatrowych na morzu kosztuje  102 euro, a z ogniw fotowoltaicznych – ponad 150 euro. Koszty oszacowano w nieco inny sposób i dlatego nie są bezpośrednio porównywalne, ale widać, że energetyka jądrowa jest najtańsza wśród opcji niskoemisyjnych.

Energetyka jądrowa we Francji mimo niskich cen energii[22] przynosi tak duże zyski, że w dodatku do wydawanych przez Francję 4 mld euro na OZE i 1 mld euro na efektywność energetyczną, elektrownie jądrowe będą płaciły nowy podatek od zużycia paliwa mający przynieść 1 mld euro rocznie i przeznaczony na wsparcie rozwoju OZE. Podobnie rząd niemiecki wprowadził w 2011 r. podatek od elektrowni jądrowych mający przynieść dla OZE ponad miliard euro rocznie.

Również w Japonii energetyka jądrowa jest niezbędna ze względów ekonomicznych. Chociaż po trzęsieniu ziemi i tsunami w 2011 roku Japonia wyłączyła swe wszystkie elektrownie jądrowe w celu sprawdzenia i podniesienia ich odporności na katastrofy naturalne, obecnie wobec pogłębiającego się deficytu handlowego dąży do wznowienia pracy 10 reaktorów jądrowych przed nadejściem lata 2014 roku[23], a pozostałych w dalszej kolejności.

C.- Koszty zewnętrzne, to jest koszty strat ponoszonych przez społeczeństwo wskutek oddziaływania elektrowni jądrowych na zdrowie ludzi i na środowisko są małe, nawet po uwzględnieniu kosztów awarii i dużo mniejsze niż koszty zewnętrzne wytwarzania energii w elektrowniach opalanych węglem lub gazem.

Koszty zewnętrzne dla wytwarzania energii elektrycznej w różnych źródłach energii bez uwzględnienia awarii są następujące:

• Energetyka jądrowa 1 – 4 €2012/MWh
• Węgiel ~ 40 €2012/MWh
• Gaz ~ 20 €2012/MWh
• PV ~ 10 €2012/MWh
• Wiatr ~ 2 €2012/MWh

Koszty powodowane awariami jądrowymi mogą powodować dodatkowo koszty około 0.3 … 1 … 3 €/MWh.

D.- Koszty współpracy z systemem energetycznym

Koszty związane ze współpracą elektrowni jądrowych, węglowych lub gazowych z siecią energetyczną są małe. Natomiast koszty współpracy instalacji OZE z systemem energetycznym obejmują koszty podłączenia do sieci farm wiatrowych, położonych zwykle z dala od ośrodków zapotrzebowania, koszty wzmocnienia sieci, by mogła przesyłać moce 4-5 razy większe od mocy średniej, oraz koszty utrzymywania mocy rezerwowych, niezbędnych w okresach ciszy wiatrowej i braku słońca. Wbrew twierdzeniom lobbystów OZE głoszących, że dla wiatraków i paneli fotowoltaicznych nie potrzeba sieci energetycznej, koszty współpracy OZE z systemem są duże. Koszty te podamy poniżej na przykładzie Niemiec, jako kraju mającego największe doświadczenie w rozbudowie mocy wiatrowych i fotowoltaicznych w warunkach podobnych do warunków polskich.

Dodatkowe koszty systemowe euro/MWh dla elektrowni jądrowych i OZE na przykładzie systemu energetycznego Niemiec[24]

Jak widać z powyższych rozważań, główne odnawialne źródła energii wymagają pokrycia nie tylko wysokich kosztów inwestycyjnych z samych instalacji OZE, ale i dużych kosztów współpracy z systemem energetycznym. Są one wielokrotnie większe niż w przypadku energetyki jądrowej. Liczby podane w tabeli zostały określone przez zespół międzynarodowy z krajów OECD z udziałem ekspertów niemieckich, można więc uważać je za miarodajne i obiektywne. Potwierdzają one ogromna przewagę ekonomiczną energetyki jądrowej nad wiatrakami i panelami fotowoltaicznymi.

W sumie – budowa elektrowni jądrowych nie jest tania, ale przy oczekiwanych kosztach w granicach 60-75 euro/MWh energia elektryczna uzyskiwana z tych elektrowni będzie tańsza niż z innych źródeł energii. Zdaniem energetyków z USA, na dłuższą metę energetyka jądrowa będzie korzystniejsza niż gaz łupkowy[25] – chociaż w USA koszty wydobycie gazu łupkowego są dużo mniejsze niż w Polsce.

Potwierdza to doświadczenie innych krajów. Elektrownie jądrowe na całym świecie dostarczają energie elektryczna taniej niż inne źródła, z wyjątkiem elektrowni wykorzystujących węgiel z kopalni odkrywkowych w środkowych stanach USA i w Australii. Bezpośredni sąsiedzi Polski to najlepszy przykład, że energia jądrowa jest tania i opłacalna – w Czechach, Słowacji, na Węgrzech, w Bułgarii, w Finlandii i w Szwecji pracują i budowane są elektrownie jądrowe dostarczające energię elektryczną tanio, znacznie taniej niż inne źródła. Według najnowszych ocen fińskich nowa elektrownia jądrowa w Hanhikivi będzie dostarczała energię elektryczna po 50 euro/MWh. Można sobie tylko życzyć, aby i w Polsce to się udało. A gdy ktoś twierdzi, że w Polsce to się nie uda, to niech pomyśli o Słowakach czy Bułgarach. Przecież w obu tych krajach elektrownie jądrowe dostarczały i dostarczają energie elektryczną tanio – i budowane są nowe bloki…. Czy Polacy mają być gorsi?