KOMENTARZ
Andrzej Strupczewski
Prof. nadzw. Narodowego Centrum Badań Jądrowych
Rok 2015 nie był łatwy dla energetyki ani w Polsce, ani w innych krajach Unii Europejskiej. Duże wahania cen na rynku energii elektrycznej, powodowane przez nierównomierną generację energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, obniżały rentowność elektrowni systemowych w Niemczech i zniechęcały do inwestowania w nowe moce wytwórcze. Wobec intensywnego subwencjonowania OZE przez rząd niemiecki elektrownie węglowe i gazowe w Niemczech nie są rentowne – największa firma energetyczna Niemiec Eon ponosi straty sięgające 7 mld euro… kwartalnie.
W Polsce grozi podobna sytuacja, a wobec nacisku Unii Europejskiej na redukcję emisji CO2 spółki energetyczne nie chcą inwestować w nowe elektrownie węglowe. Przed dwoma laty wstrzymana została rozbudowa elektrowni Opole i dopiero po interwencji rządu podjęto proces inwestycyjny. W 2015 roku francuska firma energetyczna EDF zrezygnowała z budowy elektrowni węglowej w Rybniku, a losy kilku innych elektrowni węglowych stoją pod znakiem zapytania.
Tymczasem naturalny proces starzenia się bloków węglowych przy niedoborze nowych inwestycji prowadzi do redukcji marginesów mocy dostępnych w okresach wysokiego zapotrzebowania. Rezerwy mocy mamy małe i w dodatku kurczące się. Co więcej, inwestowanie w wiatr i słońce nie rokuje rozwiązania problemu, bo w okresach wyżu, a więc zarówno przy siarczystych zimowych mrozach jak i przy letnich upałach, brak jest wiatru i farmy wiatrowe charakteryzują się niskim poziomie generacji. Jest to niestety typowe zjawisko w Europie środkowej. W Polsce taka sytuacja wystąpiła w drugim tygodniu sierpnia 2015, doprowadzając w dniu 10 sierpnia do ogłoszenia 20-go stopnia zasilania energetycznego. Mimo, że w systemie znajdowały się wówczas wiatraki o mocy ponad 4300 MWe, wobec braku wiatru dawały one tylko około 100 MW mocy.
Długotrwale braki wiatru i słońca nie są wcale wyjątkiem ani w Polsce, ani w innych krajach naszej strefy geograficznej. W sąsiednim kraju rozwijającym intensywnie odnawialne źródła energii (OZE) mianowicie w Niemczech, nominalna moc wiatraków to 36 GWe a nominalna moc paneli fotowoltaicznych 38 GWe. Mimo to np. w pierwszym tygodniu grudnia 2014 r. ich średnia moc wynosiła łącznie tylko 4,7 GWe, a więc 6,3% mocy nominalnej. Łączna energia jaką dostarczyły w ciągu 7 dni wyniosła tylko 0,79 TWh, co stanowiło 0.066 potrzebnej energii. Resztę – a więc 93,4% -musiały pokryć elektrownie systemowe, głównie węglowe, jądrowe i gazowe.
Podobna sytuacja wystąpiła w 2013 roku, gdy jak pisał „Die Welt”: „Na początku grudnia 2013 r. produkcja energii z elektrowni wiatrowych i słonecznych niemal kompletnie stanęła. Nie obracało się ponad 23 tys. wiatraków. Milion układów fotowoltaicznych niemal całkowicie przerwało wytwarzanie prądu. Przez cały tydzień elektrownie węglowe, jądrowe i gazowe musiały zaspokajać około 95% zapotrzebowania Niemiec”.1)
Sytuację tę ilustruje wykres poniżej, zaczerpnięty z pracy prof. Bruno Burgera[1] cytowany za uprzejmym zezwoleniem Instytutu Fraunhofer ISE.
Rys. 1 Produkcja energii elektrycznej z OZE i elektrowni cieplnych w Niemczech 9–15 grudnia 2013 r.
Tak więc, rozbudowa OZE nie daje żadnej gwarancji zaopatrzenia energetycznego. I to mimo że Niemcy dają na OZE subwencje powyżej 24 miliardów euro rocznie. ROCZNIE!.
W lecie prasa niemiecka donosiła triumfalnie, że energia słoneczna dostarczyła powyżej 50% potrzebnej Niemcom energii. Ale takie szumne tytuły nie opisują dobrze rzeczywistości. Okresy nadmiernej generacji z OZE przeplatają się z okresami braku wiatru i słońca. Wbrew intensywnej propagandzie przedstawiającej Niemcy jako kraj prawdziwie „zielonej” energii, rzeczywistość jest daleka od tytułów prasowych pisanych w dniach gdy akurat wieje silny wiatr i świeci mocno słońce.
Rzeczywista produkcja elektro-energii w Niemczech przez cały rok, dzień po dniu i godzina po godzinie, opisana jest dla paneli fotowoltaicznych w zbiorze danych http://www.pfbach.dk/firma_pfb/time_series/data_files/2014_de_pv.xls, a dla wiatraków w zbiorze http://www.pfbach.dk/firma_pfb/time_series/data_files/2014_de_wind.xls. Na wykresie poniżej pokazano przez ile godzin w roku 2014 łączna moc wiatru i słońca w Niemczech dostarczała energię 0 GWh, 1 GWh, 2GWh itd..
Rys. 2 Liczba godzin w roku, gdy OZE w Niemczech dostarczały 0 GWh, 1 GWh, 2GWh itd. do 39 GWh w ciągu 1 godziny. Jak widać, liczba godzin bezwietrznych ( 0 GWh) jest większa od liczby godzin z optymalnymi warunkami wiatrowymi. (wykres zaczerpnięty z https://carboncounter.wordpress.com/2015/07/31/ germany-gets-only-3-3-of-its-energy-consumption-from-wind-and-solar-ignore-the-headlines/
Wg danych Eurostatu, całkowite zużycie energii finalnej (to jest u odbiorców prywatnych i przemysłowych z wyłączeniem zużycia energii na potrzeby własne energetyki) w 2013 roku wyniosło w Niemczech 217 mln toe[2], z czego wiatraki i ogniwa fotowoltaiczne wyprodukowały odpowiednio 4,4 mln toe i 2,7 mln toe[3], a więc 3,3% całkowitego finalnego zużycia energii.
Współczynniki wykorzystania mocy zainstalowanej są też dużo niższe od szumnych zapowiedzi. W dniu 29.10.2014 moc wiatraków w Niemczech wynosiła 35,6 GW, moc pV 38,1 GW,[4], a w końcu 2013 r. odpowiednio 32,5 GW i 35,6 GW[1], a więc moc średnia w ciągu 2014 r. wynosiła dla wiatru 34 GW, i dla pV 36,8 GW. Produkcja energii elektrycznej w 2014 r. z wiatru wyniosła 51,4 TWh, a z pV 32,8 TWh, więc współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej w 2014 roku wyniósł dla wiatru 0,172 a dla pV 0,101.
Przy takiej rozbieżności między mocą nominalną a mocą średnią w ciągu roku oczywiste jest, że dla utrzymania zasilania potrzebne są elektrownie systemowe, pracujące wtedy, gdy są potrzebne, a nie tylko wtedy, gdy wieje wiatr i świeci słońce.
Ponadto ludność protestuje przeciwko wiatrakom zaśmiecającym krajobraz i powodującym hałas drażniący wiele osób. Opór ludności przeciwko wiatrakom występuje nie tylko w Niemczech lub w Polsce, ale też i w innych krajach. W Wielkiej Brytanii premier Osborne rzucił w czasie kampanii wyborczej 2015 roku hasło wstrzymania budowy wiatraków tam, gdzie sprzeciwia się im ludność i zyskał dzięki temu silne poparcie, które dało jego partii zdecydowane zwycięstwo wyborcze. Obecnie rząd brytyjski dotrzymuje swych obietnic i obcina subsydia na wiatr na lądzie i na panele fotowoltaiczne, a stawia na budowę nowych elektrowni jądrowych. W Czechach, we Włoszech, w Grecji a nawet w Hiszpanii rządy redukują wsparcie dla wiatru i słońca. W Holandii , której premier Mark Rutte oświadczył „wiatraki kręcą się subsydiami” obcięto całkowicie subsydia na morskie farmy wiatrowe i ustalono, że wiatraki na lądzie będą musiały starać się o zdobywanie subsydiów w ramach aukcji, w których pieniądze będą zdobywały te źródła energii, które potrzebują najmniejszych dopłat dla uzyskania konkurencyjności rynkowej.
Ale rozwój niskoemisyjnych źródeł energii pozostaje sprawą ważną. W grudniu 2015 odbyła się w Paryżu konferencja COP 21 poświęcona problemom ochrony atmosfery przed nadmierną emisją dwutlenku węgla. Wszystkie kraje uczestniczące w konferencji, w tym i Polska, poparły rezolucję stwierdzającą, że trzeba redukować emisje CO2. Jest to istotny argument przemawiający za rozwojem energetyki jądrowej, bo oczywiście rozszczepienie uranu nie powoduje spalania żadnych substancji organicznych.
Dlatego w dniu 15 grudnia Parlament Europejski uchwalił rezolucję wzywającą Komisję Europejską do stworzenia warunków do budowy nowych EJ w UE, jako jednego z ważnych źródeł niskoemisyjnych (obok OZE, gazu i węgla z CCS). PE podkreślił, że nowe elektrownie jądrowe są krytycznie ważnym źródłem niskoemisyjnej energii elektrycznej dla pokrycia obciążenia podstawowego. W 2014 roku dostarczyły one 27% energii elektrycznej wytworzonej w Unii Europejskiej, a ponad połowę energii „czystej”.
Według rezolucji PE, energetyka jądrowa jest jednym z najważniejszych źródeł energii w systemie elektroenergetycznym Unii Europejskiej, ograniczającym zależność Unii od energii importowanej, zapewniającym stabilną produkcję energii elektrycznej na użytek krajów Unii i tworzącym stabilną bazę systemu elektroenergetycznego, do którego mogą być dołączane odnawialne źródła energii.
W Polsce trwa realizacja Programu Polskiej Energetyki Jądrowej (PPEJ). W połowie 2015 r. PGE EJ1 – spółka odpowiedzialna za przygotowanie procesu inwestycyjnego i budowę pierwszej polskiej elektrowni jądrowej – złożyła do Generalnego Dyrektora Ochrony Środowiska (GDOŚ) wniosek o wydanie decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach elektrowni jądrowej i wniosek o ustalenie zakresu raportu o oddziaływaniu budowy elektrowni na środowisko. Preferowana lokalizacja elektrowni oraz lokalizacja alternatywna powinny być znane pod koniec 2017 r.
PGE chce uruchomić badania lokalizacyjne w pierwszym kwartale 2016 r. Rozpoczęcie prac w okresie przedwiośnia ma istotne znaczenie zwłaszcza w przypadku badań przyrodniczych. Badania środowiskowe potrwają minimum rok i obejmą wszystkie okresy rozwoju kluczowych gatunków i siedlisk, natomiast część lokalizacyjna badań będzie trwała dwa lata i będzie miała kilka etapów. Niektóre z badań będą wymagały instalacji urządzeń do pomiarów np. z zakresu meteorologii (potrzebne będą maszty meteorologiczne) czy monitoringu sejsmicznego (czujniki rozstawiane w regionie). Te ostatnie badania są już prowadzone na obszarze lokalizacji.
W listopadzie 2015 r. PGE EJ1 zainaugurowała Program Wsparcia Rozwoju Gmin Lokalizacyjnych. Celem Programu jest umacnianie partnerskich relacji Spółki ze społecznością lokalną oraz władzami gmin Choczewo, Gniewino i Krokowa poprzez wspieranie istotnych dla mieszkańców i rozwoju terenów objętych działaniami inwestycyjnymi inicjatyw.
W końcowej fazie są przygotowania do wysłania zaproszeń do przyszłych uczestników przetargu na dostawę technologii dla pierwszej elektrowni jądrowej. Po zatwierdzeniu wszystkich elementów tych zaproszeń mają być one wysłane przez PGE EJ1 w pierwszym kwartale 2016 roku. Gdy potencjalni dostawcy reaktorów zadeklarują chęć uczestnictwa w przetargu i przedłożą wstępną dokumentację reaktorów, rozpocznie się praca inwestora dla przeanalizowania ofert i praca dozoru jądrowego – czyli Państwowej Agencji Atomistyki – dla przestudiowania charakterystyk bezpieczeństwa proponowanych rozwiązań i wydania wstępnej oceny ich zgodności z wymaganiami bezpieczeństwa ustalonymi przez organizacje międzynarodowe jak Międzynarodowa Agencji Energii Atomowej MAEA lub Stowarzyszenie Zachodnio Europejskich Dozorów Jądrowych WENRA a przede wszystkimi z wymaganiami obowiązującymi w Polsce.
Jest to zadanie bardzo poważne i trudne, a ze względu na ostre wymagania bezpieczeństwa jądrowego obowiązujące w Polsce wnioski z analiz prowadzonych przez urzędy dozoru jądrowego w innych krajach nie w pełni wystarczają. Trzeba będzie wykorzystać własne polskie organizacje jądrowe, w tym Narodowe Centrum Badań Jądrowych, które już ponad pół wieku prowadzi eksploatację reaktorów jądrowych, ich projektowanie i budowę. Pracujący w NCBJ reaktor badawczy MARIA, zaprojektowany i zbudowany przez ekspertów polskich, należy do najlepszych reaktorów badawczych na świecie i produkuje obecnie jedną piąta całej światowej produkcji molibdenu promieniotwórczego, z którego otrzymuje się promieniotwórczy technet, służący do leczenia milionów chorych na całym świecie.
Inżynierowie i fizycy z NCBJ, a także chemicy z Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej stanowią dobrą kadrę, która pomoże w ocenie projektów reaktorów proponowanych dla Polski, a w następnej kolejności zapewni dobre przygotowanie do rozruchu i eksploatacji pierwszej polskiej elektrowni jądrowej.
1.Burger b., Energy Production from solar and Wind in Germany, 2013, Fraunhofer Institute for Solar and Wind Energy, Freiburg, Germany, May 26, 2014.
2 http://ec.europa.eu/eurostat/tgm/table.do?tab=table&init=1&language=en&pcode=t2020_34&plugin=1
3 http://ec.europa.eu/eurostat/tgm/refreshTableAction.do?tab=table&plugin=1&pcode=ten00081&language=en
4 Electricity production from solar and wind in Germany in 2014, Prof. Dr. Bruno Burger Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE Freiburg, Germany January 06, 2015.
5 Electricity production from solar and wind in Germany in 2013, Prof. Dr. Bruno Burger Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE Freiburg, Germany January 09, 2014.
