Tanie, ekologiczne i bezpieczne

Tanie, ekologiczne i bezpieczne... Modny temat - bezpieczeństwo energetyczne - wywołały kłopoty z dostawą ropy i gazu do Polski. Zależność od wschodniego dostawcy na tyle przeraziła, że zapomniane nieco alternatywne paliwa wróciły do łask. A z nimi elektrownie atomowe.

Tu jest miejsce na reklam.
Zobacz cennik

W opublikowanym dokumencie pt. "Polityka energetyczna Polski do 2025 roku", w którym określony został termin uruchomienia pierwszej elektrowni atomowej na lata 2021-2022, przyjęto, że bez elektrowni atomowych nie uda się w sposób racjonalny pokryć zapotrzebowania na energię elektryczną, nawet gdyby zrealizować w maksymalnie możliwym stopniu program poprawy efektywności jej użytkowania.

Na ten stan mają wpływ wzrastające ceny paliw kopalnych, a także obowiązujące i mające wejść w życie przepisy ograniczające dopuszczalną emisję dwutlenku siarki, tlenków azotu, a przede wszystkim dwutlenku węgla.

Renesans energetyki atomowej

Bogata literatura fachowa stwierdza, że elektrownie atomowe są najtańszymi źródłami energii elektrycznej o wielkiej skali, tj. zdolnymi rozwiązać problem zaspokojenia zapotrzebowania na energię elektryczną w skali całych systemów elektroenergetycznych. Dowodem słuszności tej tezy jest renesans inwestycji w zakresie energetyki atomowej. Na świecie buduje się 24 elektrownie atomowe o łącznej mocy 19 tys. MW. Elektrownie te projektowane są na 60-letni okres eksploatacyjny, a żywotność wielu pracujących obecnie obiektów przedłuża się o 20-30 lat.

Strategia zapewnienia dostaw ekologicznej energii po racjonalnych kosztach musi bazować na analizie korzyści dla społeczeństwa, wynikających z rozwoju energetyki atomowej. Dlatego istotne jest przygotowanie profesjonalnego uzasadnienia zakresu i tempa rozwoju elektrowni atomowych. Trzeba bowiem pamiętać, że budowę pierwszej elektrowni tego typu w Polsce należy widzieć w kontekście szeroko rozumianego programu rozwoju energetyki atomowej, który, oprócz wspomnianego uzasadnienia korzyści dla społeczeństwa, powinien obejmować także: przygotowanie odpowiedniej legislacji, rozwiązanie problemu gospodarki odpadami promieniotwórczymi i  wypalonym paliwem, przygotowanie przemysłu i infrastruktury gospodarczej, przygotowanie kadr, edukację społeczeństwa, rozwój specjalistycznych prac naukowych, badawczych, rozwojowych i lokalizacyjnych.

To tylko najważniejsze z licznych prac, jakie powinny w efekcie zmierzać do rozwiązania problemów organizacyjnych, logistycznych, finansowych, kadrowych, ekonomicznych, społecznych, administracyjno-prawnych, technicznych i licznych innych, stojących na drodze rozwoju energetyki atomowej w Polsce.

Na świecie buduje się 24 elektrownie atomowe o łącznej mocy 19 tys. MW. Elektrownie te projektowane są na 60-letni okres eksploatacyjny, a żywotność wielu pracujących obecnie obiektów przedłuża się o 20-30 lat.

Prace studialne trwają

PSE, zachęcone żywą reakcją środowisk naukowych, badawczych i projektowych, deklarujących zaangażowanie w przyszłych pracach oraz wychodząc naprzeciw potrzebom kraju i społeczeństwa, rozpoczęły w 2005 roku prace studialne dotyczące zbadania celowości rozwoju energetyki atomowej w Polsce i budowy kompetencji w tym zakresie. Prace obejmują analizy dotyczące uwarunkowań i optymalizacji rozwoju krajowego sektora elektroenergetycznego w horyzoncie 2030 roku z uwzględnieniem:

- energetyki atomowej

- ekonomicznych porównań różnych technologii wytwarzania energii elektrycznej, które będą dostępne w Polsce u progu trzeciej dekady

- inwentaryzacji stanu wiedzy o potencjalnych lokalizacjach elektrowni atomowych w Polsce, w której za punkt wyjścia przyjęto aktualny stan prawny związany z wyborem lokalizacji oraz wnioski z badań prowadzonych w latach osiemdziesiątych, czyli w epoce budowy elektrowni atomowej w śarnowcu.

Dotychczasowe wyniki prac studialnych jednoznacznie uzasadniają potrzebę budowania elektrowni atomowych w Polsce. Ich uzasadnienie powinno pomóc rządowi w zmianie postrzegania energetyki atomowej przez społeczeństwo. Potencjalnym inwestorom i instytucjom finansowym ma natomiast posłużyć w ocenie ryzyka inwestycyjnego.

Dziś nie można przesądzać, kto będzie inwestorem elektrowni i jaki będzie udział państwa w realizacji inwestycji. Dlatego już w założeniach programu rozwoju energetyki atomowej nad tym trzeba się zastanowić, jak również nad modelem finansowania przedsięwzięcia, będącym funkcją wyboru charakteru inwestycji - pod klucz lub z udziałem zamawiającego.

Ważnym i jednym z najbliższych do rozwiązania problemów jest także ustanowienie przepisów prawnych dla potencjalnego dostawcy technologii atomowej, w tym obowiązku uzyskiwania pozwoleń i koncesji na poszczególne fazy realizacji inwestycji. W trosce o czyste środowisko

Zapotrzebowanie na finalną energię elektryczną będzie z upływem czasu systematycznie rosło. Zależnie od badanego scenariusza rozwoju gospodarczego kraju będzie to, do 2030 roku, wzrost od 95 proc. do 153 proc. W porównaniu z analizami innych autorów, wyniki mogą wydawać się konserwatywne. Przyczyną są przyjęte założenia, uwzględniające możliwość dalszego wykorzystywania rezerw produktywności energii. Te natomiast tworzą się z powodu trwającej rynkowej transformacji gospodarki oraz zwiększenia stopnia wykorzystania energooszczędnych technologii, do wprowadzenia których Polska będzie zobowiązana przepisami Unii Europejskiej. Decydujący wpływ na potrzebę budowy elektrowni atomowych - obok wymienionego wyżej wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną - mają coraz ostrzejsze wymagania ochrony środowiska  wynikające ze zobowiązań międzynarodowych Polski, szczególnie z postanowień Traktatu Akcesyjnego.

Wprowadzenie opłaty za pozwolenie na emisję dwutlenku węgla ponad założone limity powoduje niekwestionowaną konkurencyjność elektrowni atomowych jako źródeł pracujących w podstawie obciążenia systemu elektroenergetycznego. Założenie, że opłata będzie kształtować się na poziomie 20 USD/t emitowanego CO2, przy ogólnym limicie emisji 110 mln ton CO2 wydaje się umiarkowanie konserwatywne.

Ukształtowanie wyższych opłat i przydzielenie Polsce niższych limitów emisji (analiza tendencji rozwoju rynku i wspólnotowej polityki ochrony środowiska pozwala na takie założenie), w dalszej perspektywie spowoduje, że dystans między ekonomicznymi walorami energetyki atomowej i energetyki konwencjonalnej będzie się pogłębiał na korzyść pierwszej. Ekonomia uzasadnia jądrowe inwestycje Nie tylko wysokie wymogi w zakresie ochrony środowiska i uwarunkowania pracy systemu  elektroenergetycznego decydują o atrakcyjności elektrowniatomowych. Ich ekonomika śmiało broni się na gruncie porównań technologii wytwarzania energii elektrycznej, jakie są przewidywane do zastosowania w perspektywie 15 lat.

Z ekonomicznego rozdziału obciążeń potencjalnych jednostek wytwórczych różnych typów wynika, że w przyszłości źródła atomowe będą bardziej konkurencyjne ekonomicznie niż inne elektrownie, nawet gdyby czas wykorzystania mocy, na jaki nowoczesne elektrownie są projektowane, był znacznie krótszy niż 8000 godzin w roku. Dzieje się tak za sprawą długiego czasu eksploatacji projektowanych dziś obiektów (np. elektrownia z reaktorem EPR projektowana jest na 60 lat) oraz  spodziewanego wzrostu cen paliw konwencjonalnych. Krajowe zasoby gazu stanowią istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa dostaw uzupełnienie gazu importowanego, lecz dla elektroenergetyki mają ograniczone znaczenie. Ich wykorzystanie limitowane jest w zasadzie tylko do lokalnych źródeł kogeneracyjnych. Tymczasem zasoby gazu, którym handlujesię na rynku światowym, są ograniczone. Ocenia się, że przy obecnym poziomie dostaw surowca  wystarczy mniej niż na 70 lat. Stąd wniosek, że jego cena będzie rosła w dalszym horyzoncie czasu. Przewiduje się, że ponaddwukrotnie w perspektywie roku 2030. Zasoby operatywne węgla kamiennego w istniejących kopalniach, w Polsce, wystarczą maksymalnie na 40 lat. W przypadku budowy nowych kopalń, węgla wystarczy na ok. 100 lat, ale koszt wydobycia będzie znacznie wyższy. Taki węgiel może nie być konkurencyjny w stosunku do węgla importowanego.

Z kolei utrzymanie poziomu wydobycia węgla brunatnego z istniejących odkrywek będzie możliwe do 2020 roku. Później trzeba będzie sięgnąć do nowych odkrywek, zwłaszcza do bogatych złóż węgla w rejonie Legnicy. Według wstępnych ocen węgiel legnicki będzie droższy niż wydobywany obecnie. W długiej perspektywie czasu podrożeje również ruda uranu i koszt wytwarzania paliwa do reaktorów atomowych. Będzie to efektem typowej gry popytu i podaży na rosnącym w przyszłości rynku paliw rozszczepialnych. Jednak udział ceny paliwa w ogólnym koszcie wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach atomowych jest niewielki, dlatego wahania cen prętów paliwowych nieznacznie tylko wpłyną na zmianę kosztów produkcji w elektrowniach atomowych.

Ilustruje to następujący przykład - wzrost ceny paliwa o 10 proc. powoduje wzrostu kosztu wytwarzania energii elektrycznej o 2 proc. w elektrowniach atomowych, natomiast w elektrowniach gazowych aż o 8 proc. Wyższe nakłady inwestycyjne ponoszone na elektrownie atomowe rekompensowane są przez niższe ryzyko wahań cen importowanego paliwa. Ryzyko jest dodatkowo niższe przez fakt, że paliwo uranowe nie jest nośnikiem sieciowym. Można zatem je kupić od dowolnego producenta, nie narażając się na uzależnienie od trasy fizycznego przebiegu rurociągów  transportowych.

Z powyższego wynika wyraźna przewaga paliwa atomowego nad konwencjonalnym. Dlaczego zatem rozwój energetyki atomowej został przystopowany?

Energia odnawialna ciągle droga

Jedną z przyczyn, jak się powszechnie uznaje, zahamowania rozwoju energetyki jądrowej było przeświadczenie, że przyrost zapotrzebowania na energię elektryczną w długim horyzoncie czasu może być skutecznie zaspokojony przez źródła odnawialne. Pogląd ten jest często cytowany w Polsce. Legł u podstaw przyjęcia przez Polskę trudnych do praktycznej realizacji zobowiązań Traktatu Akcesyjnego. Owa trudność wynika przede wszystkim ze skąpych zasobów energii odnawialnej, jakie stoją do dyspozycji polskich energetyków.

Zasoby energii odnawialnej w Polsce, jak twierdzi Stowarzyszenie Energii Odnawialnej, o racjonalnych kosztach pozyskania (na poziomie rynkowych cen energii i ustawowej dopłaty do ceny rynkowej 240 zł/MWh) wynoszą ok. 20,4 TWh, z czego ok. 8 TWh z energetyki wodnej (wykorzystanie tego potencjału oznaczałoby podwojenie obecnego wolumenu produkcji elektrowni wodnych i konieczność wykonania nowych inwestycji, zwłaszcza na Wiśle), ok. 2,1 TWh z maksymalnie dostępnych zasobów biomasy z lasów, ok. 2,5 TWh z upraw energetycznych oraz ok. 7,8 TWh z elektrowni wiatrowych. Gdyby w najbliższej przyszłości udało się wybudować źródła energii elektrycznej pozwalające wykorzystać całość wymienionego potencjału, wówczas uzyskalibyśmy 20 TWh energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, wobec 145 TWh krajowego zużycia (dane za 2004 rok). Odnawialne źródła nie są zatem ani substytutem, ani alternatywą dla elektrowni systemowych. Mogą i powinny natomiast być pożądanym uzupełnieniem krajowego potencjału wytwarzania energii elektrycznej, zdolnym  chociaż w części zahamować emisję gazów cieplarnianych przy coraz większym zapotrzebowaniu na energię elektryczną.

Przeprowadzone przez PSE SA studia porównawcze - kosztów produkcji energii elektrycznej dla technologii możliwych do zastosowania w Polsce w horyzoncie 2020 roku - pozwalają stwierdzić, że najlepsze efekty ekonomiczne wśród przyszłych elektrowni osiągają elektrownie atomowe. Drugą grupę stanowią obiekty opalane węglem brunatnym i kamiennym, z których najkorzystniejsze wyniki uzyskuje technologia zakładająca współspalanie węgla kamiennego i mułów w kotle fluidalnym. Otrzymywane w ten sposób jednostkowe koszty wytwarzania energii elektrycznej są jednak do 25 proc. wyższe niż w elektrowniach atomowych.

Jednostkowe koszty produkcji energii elektrycznej przy spalaniu biomasy (słoma, zrębki drewna) są około dwukrotnie wyższe niż w elektrowniach atomowych. Podobny poziom kosztów osiąga technologia zgazowania węgla (IGCC). Mniej korzystne wyniki niż w przypadku technologii węglowych spowodowane są głównie wyższymi nakładami inwestycyjnymi (IGCC, słoma) oraz wyższymi kosztami paliwa podstawowego (zrębki drewna i słoma). Niekorzystna różnica w kosztach paliwa w obiektach opalanych zrębkami drewna w porównaniu z obiektami na słomę wynika z wyższych kosztów paliwa oraz gorszej sprawności układu.

Najwyższy jednostkowy koszt produkcji energii elektrycznej spośród technologii wykorzystujących paliwa kopalne charakteryzuje elektrownie opalane gazem ziemnym, natomiast spośród technologii odnawialnych - elektrownie wiatrowe (znacznie ponaddwukrotność kosztu wytwarzania w elektrowni atomowej). W pierwszym przypadku jest to uwarunkowane najwyższymi kosztami paliwa, które nie są rekompensowane stosunkowo niskimi nakładami inwestycyjnymi (elektrownie gazowe). W drugim - wysokimi nakładami inwestycyjnymi na 1 MW mocy zainstalowanej, przy krótszym niż w przypadku pozostałych technologii czasie życia układów (elektrownie wiatrowe).

Nowoczesne i bezpieczne

Zaznaczająca się coraz wyraźniej przewaga energetyki atomowej nad innymi technologiami jest wynikiem nieprzerwanie trwających od kilkudziesięciu lat prac rozwojowych, projektowych i nieustannym udoskonalaniem systemów bezpieczeństwa. Elektrownie atomowe są nowoczesne, bezpieczne, ekologiczne i relatywnie tanie. Bez budowy elektrowni atomowych nie uda się pokryć w długiej perspektywie wzrastającego zapotrzebowania kraju na energię elektryczną, przy zachowaniu racjonalnych kosztów jej wytwarzania.

Atrakcyjność realizacji tak dużej inwestycji jak elektrownia atomową powinna być oceniana również poprzez pryzmat jej lokalizacji. W "epoce żarnowieckiej", to jest do 1990 roku, prowadzone były intensywne badania lokalizacyjne na terenie całego kraju. W ich wyniku wybrano 8 potencjalnych lokalizacji: śarnowiec (lokalizacja pierwszej elektrowni), Warta-Klempicz (lokalizacja drugiej elektrowni), rejon jez. Kopań, Nowe Miasto, Wyszków, Chotcza, Gościeradów, Małkinia. Z punktu widzenia przyszłej elektrowni, szczególne walory nadal posiadają  dwie pierwsze lokalizacje (śarnowiec i Warta-Klempicz). One też w pierwszej kolejności powinny być poddane weryfikacji badaniami aktualizacyjnymi. Za tym przemawiają poniższe argumenty:

- Rejon lokalizacji śarnowiec jest najbardziej wszechstronnie przebadanym terenem na obszarze  całego kraju. Badania prowadzone w okresie od połowy lat sześćdziesiątych do 1991 roku potwierdziły przydatność lokalizacji dla elektrowni atomowej. Pozytywną opinię w tej sprawie wydała w 1990 roku misja ekspertów z Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej. Stwierdziła między innymi, że charakterystyka lokalizacji jest porównywalna z warunkami lokalizacji innych elektrowni atomowych w Europie.

Lokalizacja śarnowiec charakteryzuje się szczególną wartością z punktu widzenia krajowego systemu elektroenergetycznego z powodu sąsiedztwa elektrowni wodnej szczytowo-pompowej o mocy 680 MW (budowa elektrowni atomowej pozwoliłaby na znaczne obniżenie kosztów energii elektrycznej zużywanej na pompowanie wody do górnego zbiornika elektrowni wodnej). Poza tym ze względu na istniejącą stację 400 kV połączoną trzema liniami 400 kV z krajowym systemem elektroenergetycznym, a także biorąc pod uwagę występujący obecnie i pogłębiający się w przyszłości deficyt mocy elektrycznej w północnej i północno-wschodniej części Polski. Istotnym problemem lokalizacji śarnowiec może jednak okazać się obecny stan zagospodarowania terenu.

- Lokalizację Warta-Klempicz, jako potencjalne miejsce budowy elektrowni atomowej, charakteryzują między innymi dobre warunki geologiczno-inżynierskie, tektoniczne i sejsmiczne, mała gęstość zaludnienia, niska przydatność rolnicza gruntów (grunty klasy V i VI), względnie korzystne warunki zaopatrzenia elektrowni w wodę, korzystne warunki komunikacyjne, brak istotnych  przeciwwskazań z punktu widzenia kryteriów ekologicznych i społecznych.

- Potencjalne lokalizacje Kopań, Nowe Miasto, Wyszków, Chotcza, Gościeradów, Małkinia przebadane zostały w zakresie niezbędnym do przygotowania wniosku o udzielenie wskazań lokalizacyjnych (według obowiązującej w latach dziewięćdziesiątych procedury lokalizacyjnej). Decyzja w sprawie lokalizacji elektrowni atomowej wymagać będzie aktualizacji części lub całości zakresu badań ze względu na zmienione warunki w terenie (zwłaszcza w zakresie demografii i zagospodarowania terenu) oraz odmienne niż dawniej regulacje prawne. PSE SA przystąpiły do Polskiej Platformy Technologii Wodoru i Ogniw Paliwowych Polskie Sieci Elektroenergetyczne SA - odpowiadając na nowe wyzwania i potrzeby, które pojawiły się na rynku energii elektrycznej - podjęły wstępne działania w obszarze nowych technologii w elektroenergetyce. Ich celem jest wsparcie bezpieczeństwa energetycznego kraju. Działania te dotyczą nie tylko przygotowania Programu Rozwoju Energetyki Atomowej w Polsce, ale również nowych technologii wodorowych.

W styczniu 2005 r. PSE SA przystąpiły do Polskiej Platformy Technologii Wodoru i Ogniw Paliwowych. Spółka znalazła się w składzie Grupy "Strategia Rozwoju Technologii Wodorowych w Energetyce i Przemyśle".

Spółka uzasadnia tę decyzję m.in. stanem zawansowania prac badawczych na świecie, które dotyczą możliwości ekonomicznie uzasadnionej produkcji wodoru i jego wykorzystania w energetyce - do wytwarzania energii elektrycznej oraz jako jej nośnika. Innym powodem, nie związanym tylko z rozwojem nowych technologii wytwórczych, uwzględniających naturalne  uwarunkowania funkcjonowania polskiej elektroenergetyki opartej na węglu (95 proc. energii elektrycznej produkowane jest z tego surowca), są zobowiązania dotyczące konieczności ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz implikacje, jakie niesie bezpieczeństwo energetyczne państwa rozpatrywane w długim horyzoncie czasowym dla przedsiębiorstw energetycznych. Poszukiwanie technologii do produkcji wodoru oraz wykorzystanie go w energetyce zawodowej i przemyśle całkowicie wpisuje się w obszar strategicznych zainteresowań PSE SA. (BK)

Hanna Trojanowska, Stanisław Dobrzański

Autor jest prezesem Zarządu PSE SA

Autorka jest dyrektorem Departamentu Spraw Międzynarodowych i Nowych Technologii PSE SA

Tanie, ekologiczne i bezpieczne

Promocje:

PROMOCJE: