|
Źródła ciepła – wytwarzanie, przesył
-
Czemu Polska potrzebuje energii jądrowej?
-
Andrzej STRUPCZEWSKI
-
Na całym świecie budowane są i planowane nowe elektrownie jądrowe. W Polsce rząd zadecydował o podjęciu programu
rozwoju energetyki jądrowej i powołał Pełnomocnika Rządu ds. Energetyki Jądrowej. Dlaczego Polska, opierająca się tradycyjnie
na wykorzystaniu w energetyce węgla, ma teraz przystąpić do budowy elektrowni jądrowych?
Renesans energetyki jądrowej na całym świecie
Pomimo 20-letniej przerwy w budowie nowych elektrowni jądrowych,
energetyka jądrowa jest głównym źródłem energii elektrycznej w Unii
Europejskiej jak widać na rys. 1. Przemysł jądrowy dokonał w tym czasie
ogromnego postępu w podnoszeniu bezpieczeństwa i niezawodności
bloków jądrowych. Efekty tego widoczne są dzisiaj na całym świecie.
Europa i świat zmieniły obecnie front – społeczeństwo i władze popierają
energetykę jądrową.

Rys.1. Źródła energii elektrycznej w Unii Europejskiej
Pierwszym krajem Unii Europejskiej, który wznowił budowę elektrowni
jądrowych, była Finlandia, gdzie parlament podjął uchwałę, że
rozwój energetyki jądrowej jest działaniem dla dobra społeczeństwa.
Zjednoczenie firm fińskich prowadzone przez TVO podjęło budowę nowej
elektrowni jądrowej z reaktorem EPR o mocy 1650 MWe w Olkiluoto, a
dalsze trzy wnioski o zezwolenie na budowę trzech nowych elektrowni
jądrowych zostały już opracowane i złożone. We Francji budowany jest
reaktor EPR w elektrowni jądrowej (EJ) Flammanville, a w 2011 r. ma
zacząć się budowa następnej elektrowni jądrowej z reaktorem EPR w
Penly. Wielka Brytania, która przez szereg lat za główny kierunek rozwoju
energetyki uważała budowę elektrowni wiatrowych wykorzystujących
silne wiatry znad Atlantyku, w 2007 roku przeprowadziła analizy, które
wykazały, że energia wiatru nie wystarczy dla stabilnego pokrycia potrzeb
energii elektrycznej. Po dyskusji społecznej uznano, że budowa elektrowni
jądrowych jest opłacalna i konieczna. W styczniu 2008 rząd brytyjski
wydał Białą Księgę podsumowującą argumenty za energetyką jądrowa
i podjął decyzję o budowie nowych elektrowni jądrowych, a na początku
2009 roku oznajmił, że moc nowych elektrowni jądrowych wyniesie
powyżej 14 000 MWe.
We Włoszech, które po awarii w Czarnobylu wycofały się z energetyki
jądrowej, zamknęły pracujące reaktory i przerwały budowę nowych
bloków, minister gospodarki oświadczył na jesieni 2008 r., że ta błędna
decyzja spowodowała stratę 20 lat i 50 miliardów €. Rząd włoski podpisał
porozumienie z Francją o wspólnej budowie nowych elektrowni
jądrowych we Włoszech i planuje rozpoczęcie budowy czterech bloków
z reaktorami EPR.
W Szwecji, która przez wiele lat po Czarnobylu deklarowała zamiar
likwidacji energetyki jądrowej, w marcu 2009 r. rząd oznajmił o zmianie
polityki energetycznej – Szwecja będzie budowała nowe elektrownie
jądrowe a likwidowała elektrownie węglowe, tak by w przyszłości zasadniczy
wkład w produkcję energii elektrycznej dawała hydroenergia
i energia jądrowa.
Inne kraje Unii Europejskiej też podjęły budowę nowych bloków jądrowych
– w Słowacji powstają dwa nowe bloki jądrowe w EJ Mochowce,
Czechy będą rozbudowywać EJ Temelin, na Węgrzech parlament zatwierdził
stosunkiem głosów 330 do 6 budowę nowych bloków jądrowych
w EJ Paks, a Bułgaria już buduje EJ Belene. Nowe elektrownie jądrowe
powstaną w Rumunii, w Szwajcarii, Słowenii, Albania zbuduje nową EJ
wspólnie z Chorwacją, na Litwie, w Białorusi, a Rosja i Ukraina będą
kontynuowały rozbudowę energetyki jądrowej. Plany Rosji obejmują
budowę 26 nowych elektrowni jądrowych w Rosji do 2030 roku, Chiny
planują osiągnięcie do 2020 roku mocy 40 GWe w pracujących elektrowniach
jądrowych i 18 GWe w budowanych, a w USA złożono już wnioski
o zezwolenia na budowę 30 nowych elektrowni jądrowych.
W Brazylii wydano zezwolenie na ukończenie budowy EJ Angra 3
przerwanej przed 23 laty, w Turcji mają powstać 4 elektrownie jądrowe,
Indie zbudują 6 EJ z reaktorami EPR i szereg dalszych elektrowni opartych
na ich własnych projektach, nawet kraje arabskie planują budową
elektrowni jądrowych, głównie z reaktorami EPR. Na Dalekim Wschodzie
Japonia i Korea nadal stawiają na rozwój energetyki jądrowej, a szereg innych
krajów planuje rozpoczęcie budowy elektrowni jądrowych. Wedługdanych EDF z lutego 2009, łączna moc elektrowni jądowych pracujących
obecnie na świecie wynosiła 377 GWe, budowanych – 36 GWe, a planowanych
ponad 400 GWe.
Jakie są powody tego renesansu energetyki jądrowej?
Przede wszystkim, energetyka jądrowa stała się tańsza od innych
źródeł energii. Jest to wynikiem ogromnego wzrostu niezawodności
i dyspozycyjności istniejących elektrowni jądowych. Współczynniki
wykorzystania mocy zainstalowanej wzrosły od około 60% w latach70-
tych do 85% w skali śżwoiatopwej i powyżej 90% w wiodących krajach
wiodącychw rozwoju EJ. Widać to z rys. 2, gdzie pokazano średni
współczynnik obciążpenia dla wszystkich 104 elektrowni jądrowych
pracujących w USA.

Rys.2. Stały wzrost współczynnika obciążenia dla wszystkich elektrowni jądrowych w USA (opr. własne)
Jednocześnie energetyka jądrowa wykazała, że należy do najbardziej
przyjaznych dla zdrowia człowieka i środowiska źródeł energii elektrycznej.
Nie powoduje ona emisji tlenków siarki, azotu, pyłów, metali
ciężkich i innych czynników groźnych dla zdrowia człowieka, a dodatkowe
dawki promieniowania powodowane przez pracę elektrowni jądrowych
są pomijalnie małe – mniejsze niż różnice promieniowania naturalnego
między miastami w Polsce.
Praca elektrowni jądrowych nie powoduje emisji CO2, a więc nie
wiąże się z karami za emisję CO2, jakie będą musiały płacić elektrownie
spalające kopalne paliwa organiczne. Jest to istotny atut ekonomiczny,
powiększający konkurencyjność energetyki jądrowej jako najtańszego
źródła energii elektrycznej. Ważne jest też, że energetyka jądrowa bierze
pełną odpowiedzialność za unieszkodliwianie swych odpadów, zapewnia
fundusze na ich usuwanie z biosfery i na likwidację EJ.
Dzięki opracowaniu nowych udoskonalonych konstrukcji reaktorów
jądrowych udało się osiągnąć znaczny wzrost bezpieczeństwa przy
ograniczonym wzroście nakładów inwestycyjnych. Poza korzyściami
finansowymi, wprowadzenie energetyki jądrowej jest ogromnie ważne dla
ludzkości ze względu na zasadniczy problem strategiczny: potrzebę zapewnienia
źródeł energii mogących zaspokoić zapotrzebowanie człowieka
przez nadchodzące stulecia. Spalanie kopalnych paliw organicznych jest
działaniem na szkodę naszych dzieci i wnuków, których pozbawia się
w ten sposób surowców niezbędnych dla procesów chemii organicznej,
a co więcej, prowadzi do wyczerpania zasobów paliw kopalnych i kryzysu
energetycznego w perspektywie bieżącego stulecia.
W Polsce ten problem – wprowadzenia energetyki jądrowej dla
zaspokojenia potrzeb energetycznych kraju – jest obok względów finansowych
i potrzeby ochrony środowiska zasadniczym powodem decyzji
o budowie elektrowni jądrowych.
Czy nie wystarczyłoby w Polsce zwiększenie efektywności
energertycznej?
Zasadniczą tezą wysuwaną przez organizacje antynuklearne w dyskusjach
o energetyce jądrowej jest twierdzenie, że Polska nie potrzebuje
wcale energetyki jądrowej, ani zresztą żadnego innego nowego źródła
energii, bo bardziej efektywne i oszczędne wykorzystanie istniejących
źródeł energii wystarczy do zaspokojenia naszych potrzeb. Gdyby to była
prawda, moglibyśmy sporo zaoszczędzić - przyjrzyjmy się więc najpierw
temu twierdzeniu.
Przeciwnicy energetyki jądrowej zwracają uwagę
na wysoką energochłonność naszej produkcji przemysłowej
i twierdzą, że gdybyśmy ją obniżyli do poziomu
średniego w Unii Europejskiej, to nie musielibyśmy
budować żadnych nowych elektrowni – istniejąca produkcja
elektryczności wystarczyłaby na nasze potrzeby!
W rzeczywistości zużycie energii elektrycznej na
mieszkańca w Polsce należy do najniższych w Europie.
Zużycie energii finalnej jest aż 2,44-krotnie niższe
w porównaniu ze średnim dla krajów UE-15. Ponadto
twierdzenie, że zużycie energii elektrycznej na jednostkę
PKB jest w Polsce ponad 2-krotnie wyższe niż w krajach
rozwiniętych, też zasługuje na bliższe rozpatrzenie.
Jest to prawdą przy przeliczaniu wielkości dochodu
narodowego wg kursu wymiany walut, natomiast przy
obliczaniu go wg parytetu siły nabywczej (PPP) okazuje się, że całkowite
krajowe zużycie energii elektrycznej na jednostkę PKBPPP (1)
jest
tylko ok. 10% wyższe w porównaniu ze średnią wartością dla UE-15 (2) .
Zużycie finalnej energii elektrycznej w Polsce na jednostkę PKB (PPP)
[kWh/$PPP] (0,186) jest niższe od średniej tak dla UE-15 (0,208) jak
i UE-27 (0,248). Sytuację tę ilustruje rys. 3, zaczerpnięty z opracowania
W. Kiełbasy (3).
Istotnym czynnikiem powodującym rozbieżność iędzy produkcją
energii a zużyciem energii finalnej jest wysoki wskaźnik zużycia energii
elektrycznej przez sektor energii. Wynosi on w Polsce aż 21,35% i jest
najwyższy w całej UE-27 (dla UE-15 wynosi 8,36%). Wysokie są też
straty sieciowe w naszym systemie elektroenergetycznym – w 2007 r.
wyniosły one 9,14%, podczas gdy w UE-15 wynosiły tylko 6,29%.

Rys.3.Zużycie energii elektrycznej w krajach Unii Europejskiej (4) na jednostkę dochodu narodowego DNB(PPP)
Możliwości poprawy efektywności wykorzystania energii elektrycznej
leżą więc przede wszystkim w zmniejszeniu jej zużycia przez sektor
energii i w redukcji strat sieciowych. Nie są one jednak na tyle duże aby
zahamować wzrost zapotrzebowania. Trudno się łudzić, że Polska zdoła
osiągnąć poziom życia odpowiadający średniemu poziomowi w Unii
Europejskiej bez wzrostu zużycia elektryczności, skoro zużycie finalneenergii elektrycznej na mieszkańca jest w Polsce bardzo niskie jak to
wyraźnie widać na rys. 4.

Rys.4.Zużycie energii elektrycznej na mieszkańca w krajach Unii Europejskiej (rysunek zaczerpnięty z opracowania W. Kielbasy jw.)
Polscy użytkownicy energii elektrycznej nie mają zbyt dużych możliwości
jej oszczędzania, ponieważ pod względem zużycia tej energii, w
przeliczeniu na jednego obywatela, znajdujemy się na jednym z ostatnich
miejsc w Europie.
Dla poprawy efektywności wykorzystania energii elektrycznej, profesorowie
J. Malko i A. Wilczyński proponują (5) zastosowanie następujących
dwóch środków:
• Zarządzanie popytem na moc i energię elektryczną (DSM
– Demand-Side Management), prowadzące do minimalizacji kosztów
dostawy energii elektrycznej. W szczególności relatywnie tanią i skuteczną
metodą kształtowania obciążeń jest zastosowanie dobrze zaprojektowanego
systemu taryf adresowanego do różnych grup odbiorców;
• Właściwie zorganizowana i racjonalna gospodarka mocą
bierną, która pozwoli: zmniejszyć straty mocy czynnej, zwiększyć zdolności
wytwarzania mocy czynnej generatorów, zmniejszyć spadki napięć
w sieci elektroenergetycznej i ograniczenia zdolności przepustowej sieci
elektroenergetycznej.
Istotną rolę w oszczędzaniu energii grać będzie
poprawa izolacji cieplnej budynków, ale przyniesie
ona głównie redukcję zużycia energii cieplnej – a
więc spalania węgla na cele grzewcze – a nie energii
elektrycznej. Z drugiej strony wprowadzanie urządzeń
energooszczędnych jak żarówki lub lodówki nie wystarczy
do obniżenia zużycia energii elektrycznej, bo stale
postępujący rozwój zastosowań techniki komputerowej
i telekomunikacji będzie powodował wzrost zużycia
energii elektrycznej. Zastąpienie 5 milionów żarówek
o mocy 60 W żarówkami energooszczędnymi o mocy
12 W dałoby redukcję zapotrzebowania o 240 MWe
przez około 8 godzin dziennie, a więc w ciągu roku
0,7 TWh – około jednej dwudziestej energii otrzymywanej
z dużego bloku jądrowego - przy znacznie niższych
kosztach. Ale to jeszcze nie jest rozwiązanie- wystarczy
uwzględnić, że z każdym rokiem przybywa nam komputerów,
a ich zużycie energii elektrycznej jest w skali
kraju ogromne. Podnosić efektywność energetyczną
trzeba – ale bez nowych elektrowni nie damy sobie
rady.
A tymczasem zasoby węgla w Polsce wyczerpują
się. Operatywne zasoby węgla kamiennego w 2020
roku będą stanowiły tylko 67% zasobów operatywnych
w 2006 roku, a ekstrapolacja obecnego tempa ich
wyczerpywania wskazuje, że zmaleją one do zera w
okolicy roku 2050 (6). Przedłużenie tego okresu będzie
zależało od możliwości wykorzystania zasobów bilansowych
w polach niezagospodarowanych. Należy
jednak zdawać sobie sprawę, że otworzenie nowych pól
wydobycia i zejście do pokładów na większej głębokości oznacza wzrost
kosztów węgla, a więc możliwą utratę konkurencyjności ekonomicznej
polskich kopalni wobec zagranicznych. Już w 2008 r. Polska stała się
importerem węgla netto. Przy wzroście kosztów wydobycia import węgla
będzie wzrastał. Koszty węgla krajowego mogą być znacznie wyższe od
importowanego – nawet o 20 procent. Według Ministerstwa Gospodarki
Polska nie może nic zrobić, by powstrzymać ten import. „Nasz kraj nie
może wprowadzać innych ograniczeń w zakresie importu węgla niż tych
wynikających z prawa unijnego ” (7).
Mówiąc o elektrowniach jądrowych nie myślimy więc o pozbawieniu
pracy górników polskich, lecz o przeciwdziałaniu wzrostowi importu
węgla z Australii – lub z Rosji. Pozostaje do rozstrzygnięcia pytanie, czy
taniej i łatwiej jest importować dla elektrowni jądrowej ciężarówkę paliwa
rocznie – np. 25 ton paliwa z uranu wzbogaconego, czy też 3 miliony
ton węgla.
Co jest tańsze, węgiel czy uran?
Energia wyzwalana przy rozszczepieniu jądra uranu jest ogromna,
wielekroć większa niż przy spaleniu atomu węgla. Dzięki temu ilościpaliwa jądrowego i jego koszty są dużo mniejsze niż ilości i koszty
węgla.
Koszt 1 kg paliwa reaktorowego w postaci uranu wzbogaconego UO2
po orientacyjnych cenach kontraktowych (uran – cena z maja 2009,
pozostałe pozycje ceny z 2007 roku) przedstawia się następująco:
Uran (8) 8.9 kg U3O8 ˙ $92 US$ 819
konwersja (9) 7.5 kg U ˙ $12 US$ 90
Wzbogacanie 7.3 SWU˙ $135 US$ 985
Produkcja paliwa na 1kg US$ 240
Suma US$ 2134
Przy głębokości wypalenia 45,000 MWd/t otrzymujemy 360 MWh
energii elektrycznej z kg, stąd koszt paliwa wynosi 5,9 US$/MWh, czyli
4,4 euro/MWh.
Do tego kosztu paliwa jądrowego trzeba doliczyć koszt unieszkodliwiania
odpadów promieniotwórczych i likwidacji elektrowni jądrowej.
Koszty likwidacji są znane, a pieniądze na ten cel są systematycznie
gromadzone. W USA przedsiębiorstwa energetyczne gromadzą fundusz
na likwidację EJ odkładając od 0,1 do 0,2 centa/kWh. W odniesieniu do
pojedynczego bloku z reaktorem energetycznym o mocy 900 MWe pracującego
przy współczynniku wykorzystania mocy równym 0,9 suma odłożona
rocznie wyniesie 7 mln US$/a. W ciągu 40 lat pracy zgromadzony
fundusz na likwidację wyniesie 280 mln USD, a przy oprocentowaniu
kapitału wynoszącym 3,5% rocznie będzie to w chwili zakończenia pracy
EJ ponad dwukrotnie więcej, a po dalszych 5 latach około 665 mln US$.
Natomiast koszt likwidacji bloku z reaktorem wodnym jest mniejszy.
W przeglądzie OECD opublikowanym w 2003 r. podano, że koszt
likwidacji reaktorów PWR wynosił około 200÷500 US$/kWe, dla
reaktorów WWER koszt ten wynosił 330 US$/kWe, dla BWR 300-550
US$/kWe, dla CANDU 270-430 US$/kWe.
Dla reaktorów grafitowo-gazowych koszty są znacznie wyższe
w związku z dużą ilością znajdujących się w nich materiałów radioaktywnych,
sięgając 2600 US$/kWe dla niektórych reaktorów typu Magnox.
Jest to problem dla energetyki jądrowej w Wielkiej Brytanii, która bazowała
na reaktorach magnoxowych, ale nie wpływa na koszty demontażu
i likwidacji reaktorów typu PWR lub BWR, jakie mogą być budowane
w Polsce.
Fundusz na unieszkodliwanie odpadów zbierany jest w toku całej
eksploatacji elektrowni i wynosi 1 US$/MWh. Do obecnego porównania
będziemy przyjmować z zapasem koszty paliwa równe 5 €/MWh i
składki na unieszkodliwianie odpadów i likwidację elektrowni wynoszące
w sumie 2 €/MWh.
Natomiast średni koszt węgla w 2008 r. wyniósł 223 zł/t, a w lutym
2009 roku wynosił 72 US$/tonę (10) co odpowiada 230 zł/t. (Wg ocen
NYMEX’u z maja 2009, cena węgla oczekiwana na rynku futures wynosi
76 US$/t (11)). Do tego należy doliczyć 30 zł/t na transport – razem 260
zł/t. Pomijając jednak koszt transportu będziemy przyjmowali cenę węgla
55 €/t. Dla elektrowni węglowej na parametry nadkrytyczne o sprawności
43% spalającej 3 mln ton na 8 TWh da to koszt paliwa 165 mln €.
Ponadto opłaty za emisję przy stawce 39 €/tonę CO2 wyniosą
248 mln €/rok.
Razem koszt węgla i emisji CO2 wyniesie 413 mln €/rok. Koszty paliwa
i składek na unieszkodliwianie odpadów radioaktywnych i likwidację
elektrowni jądrowej wynoszą 56 mln €. Różnica kosztów w stosunku do
elektrowni jądrowej to 357 mln €/rok na korzyść EJ.
Ale tak duże zyski będą udziałem tylko tych, którzy zdecydują się
ponieść znaczne koszty początkowe.
Nakłady inwestycyjne na elektrownie jądrowe są wyższe
niż na elektrownie węglowe
Według aktualnych kontraktów zawartych w 2008 roku, nakłady inwestycyjne
na nowe elektrownie jądrowe z reaktorami AP 1000 lub EPR
były następujące:
• Koszty inżynieryjne, dostaw i budowy, bez oprocentowania kapitału:
EJ Levy County, Florida 5144 USD/kW dla 1-go bloku, 3376 USD/kW
dla 2. bloku, Olkiluoto $3940/kW po uwzględnieniu opóźnień, ale bez
kosztów działki, linii transmisyjnych i zaplecza, bo blok buduje się w
istniejącej elektrowni. Podobnie we Flammanville 2450 euro/kW czyli
3266 USD/kW.
• Całkowite nakłady inwestycyjne, włączając w to wieże chłodnicze,
przygotowanie działki, koszty terenu, linii przesyłowych i ryzyka (12) ale bez
finansowania inflacji: EJ Lee 5000 USD/kW,
• Całkowite koszty inwestycyjne z oprocentowaniem kapitału: EJ
Levy County Florida, z opłatami za licencjonowanie i dwoma wsadami
paliwa, ubezpieczeniem i podatkami oraz rezerwą na eskalację kosztów
około 6360 USD/kW, EJ Summer łącznie z przewidywaną eskalacją
kosztów i wszystkimi kosztami właściciela. 4454 USD/kW, EJ Vogtle
6360 USD/kW.
Dla pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce całkowite koszty inwestycyjne
z oprocentowaniem kapitału, z pełnymi kosztami właściciela
włączając w to wieże chłodnicze, przygotowanie działki, koszty terenu, z
opłatami za licencjonowanie i wsad paliwa, ubezpieczeniem i podatkami
oraz rezerwą na eskalację kosztów przyjmiemy najwyższe jakie podawane
są w literaturze dla warunków w USA, to jest 6360 USD/kW. Wielkość ta
obejmuje znaczny zapas, ponieważ ceny w USA są około 30% wyższe
niż w Europie (13). Dla następnej i dalszych elektrowni jądrowych w Polsce
uwzględnimy wpływ krzywej uczenia się przemysłu jądrowego i przyjmiemy
wielkość nakładów inwestycyjnych o 1/3 niższą, podobnie jak
oceniono dla EJ Levy County firmy Florida Progress Energy. W jednostkach
euro nakłady na elektrownię jądrową wyniosą więc:
• dla pierwszego bloku 4680 €/kWe;
• dla następnych 3220 €/kWe.
Dla elektrowni węglowej wg kontraktów zawartych w 2008 roku w Polsce
nakłady inwestycyjne mogą wynieść od 1875 €/kWe (Czeczot, (14)) do 2000
€/kWe (15). Przyjmiemy do dalszych porównań koszt 1880 €/kWe. Różnica
nakładów inwestycyjnych to 2,8 mld euro/1000 MWe dla pierwszej EJ,
1,34 mld euro/1000 MWe dla następnych. Jest to równowartość różnicy kosztów paliwowych i opłat za emisję CO2, jakie trzeba
byłoby ponieść w razie spalania importowanego węgla
zamiast paliwa jądrowego w ciągu 8 lat dla pierwszego
bloku, a w ciągu 4 lat dla następnych bloków jądrowych.
Dzięki małym kosztom paliwa jądrowego mimo
wysokich nakładów inwestycyjnych energetyka
jądrowa jest opłacalna, a nawet obecnie
okazuje się najtańszym źródłem energii elektrycznej.
Powyższe porównanie dotyczy bloków węglowych
bez instalacji wychwytu i składowania CO2. Nakłady
inwestycyjne na bloki z tymi instalacjami są wyższe
niż dla EJ. Dodatkowo wychwyt CO2 spowoduje utratę
od 20 do 30% mocy, a więc koszty paliwa wzrosną o
20-30%. Przy podobnych nakładach inwestycyjnych EJ
będą więc od pierwszej chwili dawać tańszy prąd niż
elektrownie węglowe z sekwestracją CO2. A problem
wyczerpywania zapasów węgla pozostaje, i to jeszcze
ostrzejszy. Dlatego również w razie opanowania technologii
usuwania CO2 ze spalin energetyka jądowa
pozostanie preferowanym źródłem energii elektrycznej,
jakim jest już dzisiaj w Unii Europejskiej.
Wyniki pełnych studiów ekonomicznych konkurencyjności
energetyki jądrowej
Powyższe rozważania nie są oczywiście ścisłe, a
mają tylko pokazać, że na elektrownie jądrowe trzeba
najpierw wydać więcej niż na węglowe, ale potem
otrzymuje się z nich znacznie tańszy prąd. Pełniejsze
wyniki, uwzględniające w pełni reguły przeliczania nakładów
inwestycyjnych, amortyzacji urządzeń, wydatków
paliwowych i eksploatacyjnych na koszty wytwarzania
energii elektrycznej pokazuje rys. 5 opracowany na podstawie danych
liczbowych z fińskiego studium ze stycznia 2008 roku (16). W raporcie
fińskim przyjęto poziom cen ze stycznia 2008 roku. Nakłady inwestycyjne
nie obejmują VAT, natomiast oprocentowanie kapitału w czasie budowy i
wszystkie koszty właściciela elektrowni zostały objęte w ocenie kosztów.
Tak więc, nakłady inwestycyjne to cena elektrowni pod klucz w chwili
przekazania jej do eksploatacji zawodowej.
Dla elektrowni jądrowej przyjęto czas budowy równy 6 lat, dla
pozostałych źródeł energii czasy budowy przyjęto krótsze. Realną wysokość
oprocentowania przyjęto równą 5% rocznie. Wg oceny fińskiej ze
stycznia 2008 jednostkowe nakłady inwestycyjne dla nowej EJ wynosiły
2750 €/kW, dla elektrowni węglowej 1300 €/kW (17) dla elektrowni gazowej
700 euro/kW, dla elektrowni opalanej drewnem 2700 euro/kW, dla wiatrowej
1300 euro/kW (prędkość wiatru powyżej 8 m/s). (W ciągu 2008
roku ceny wszystkich typów elektrowni wzrosły.)
Wydatki na unieszkodliwianie i ostateczne składowanie odpadów i
na likwidację elektrowni jądrowej uwzględniono w kosztach eksploatacji.
Stanowią one około 25% tych kosztów.

Rys.5.Koszty wytwarzania energii elektrycznej przy pracy przez 8000 godzin /rok (współczynnik
obciążenia – 91%) przy realnej stopie procentowej 5% (dane wg studium fińskiego 2008, opr. wł.)
Rys.6.Koszty wytwarzania energii elektrycznej wg studium MIT z 2009 r. (oprac. własne dla opłat
za emisję w wysokości 40 USD/t CO2)
Studium fińskie wskazuje, że koszt energii elektrycznej wytwarzanej
w elektrowni jądrowej wynosi 35 €/MWh, w elektrowni węglowej
64,4 €/MWh, w elektrowni gazowej 59,2 €/MWh, opalanej torfem
65,5 €/MWh a drewnem – 73,6 €/MWh (drewno nie jest obciążone
podatkiem od CO2).
Wyniki tego studium nie są już aktualne w sensie liczb bezwzględnych,
bo w ciągu ostatniego roku ceny surowców i urządzeń znacznie
wzrosły, ale pozostają słuszne, jeśli chodzi o porównanie cen elektryczności
z różnych źródeł. Najnowsze wyniki pokazano na rys. 6, opracowanym
na podstawie danych ze studium MIT z 2009 roku (18).
W studium MIT przyjęto koszt uranu naturalnego w wysokości
80 USD/kg U, koszt pracy rozdzielczej (wzbogacania) 160 USD/SWU,
koszt konwersji 6 USD/kg U oraz 250 USD/kg U dla produkcji paliwa
z tlenku uranu. Znaleziono optymalny próg odcięcia przy wzbogacaniu
równy 0,24%, przyjęto, że początkowy wsad uranowy wynosi 9,08 kgU
i wymaga pracy rozdzielczej 6,99 SWU, co pozwala osiągnąć wypalenie
50 MWd/kg U. Autorzy studium przyjęli, że koszty paliwa uranowego
będą rosły w tempie 0,5% na rok, co daje średnią realną cenę w ciągu
40 lat dostaw równą 0,76 USD/GJ, lub 2,74 USD/MWh.
Przy ocenie kosztów paliwa dla elektrowni węglowej
przyjęto koszt 65 USD/t w dolarach z 2007 r. i eskalację
ceny węgla w tempie 0,5% rocznie, co daje średnią
cenę węgla na przestrzeni 40 lat równą 2.94 USD/GJ
lub 73,4 USD/t. Dla gazu przyjęto to samo tempo
eskalacji, otrzymując średnią cenę gazu na przestrzeni
40 lat równą 7,9 USD/GJ.
Przy ocenie kosztu energii elektrycznej zakładano, że
czas pracy EJ, EW i EG wynosi jednakowo 40 lat przy
współczynniku obciążenia 0,85. Sprawność termiczną
przyjęto dla EJ równą 0,33, dla EW 0,385 i dla EG
0,50. W analizie finansowania przyjęto szybkość inflacji
3%/rok, realną eskalację kosztów eksploatacji i napraw
1% i podatki w wysokości 37%. W analizach finansowych
rozważano dwa warianty: w pierwszym przyjęto, że energia
jądrowa jest finansowana w 50% z pożyczek bankowych,
z oprocentowaniem pożyczek w wysokości 8% i kosztem
kapitału akcyjnego (equity) w wysokości 15%. Dla
węgla i gazu przyjęto finansowanie w wysokości 60%
z pożyczek bankowych, z oprocentowaniem pożyczek
8% i oprocentowaniem kapitału akcyjnego 12%. Czas
budowy elektrowni jądrowej przyjęto 5 lat, węglowej
4 lata, a gazowej 2 lata. Przy obliczaniu amortyzacji
urządzeń przyjęto dla EJ i EG 15 lat, a dla EW 20 lat
jako okres, po którym, wartość elementów inwestycji
zostanie zamortyzowana. Przy tych założeniach koszt
energii elektrycznej z EJ wyniósł 8,4 USD/MWh. W
drugim wariancie, po wprowadzeniu dla EJ takich
samych założeń odnośnie kosztu kapitału jak dla EW
i EG, to jest udziału kapitału z pożyczki bankowej 60%
i kosztu kapitału akcyjnego 12%, przy przyjęciu opłat
za emisję wynoszących 40 USD/t CO2 uzyskano wynik
pokazany na rys. 6.
Jak widać, charakter wyników pozostał taki sam,
energia jądrowa jest najtańsza, mimo największych
kosztów inwestycyjnych.
Energetyka jądrowa – przyjazna
dla człowieka i środowiska
Dodatkowym czynnikiem przemawiającym na korzyść energetyki
jądrowej jest to, że jest ona „dobrym sąsiadem” – zapewnia czyste
powietrze, wodę i glebę. Zalety środowiskowe EJ znalazły odbicie w
wielkim studium Unii Europejskiej, zwanym EXTERNE, w którym to
określano koszty zewnętrzne, to jest koszty wynikające z utraty zdrowia
ludzi i szkód ponoszonych przez środowisko wskutek wytwarzania
energii elektrycznej. Nazwa „zewnętrzne” wynika stąd, że producent
elektryczności nie wlicza tych kosztów do bilansu handlowego, pozostawiając
ich pokrycie społeczeństwu. Analizy wykazały, że koszty
zewnętrzne są najniższe dla hydroelektrowni, elektrowni wiatrowych i
jądrowych.

Rys. 7. Porównanie kosztów zewnętrznych dla różnych technologii otrzymywania energii elektrycznej
Objaśnienia do wykresu: PFBC – spalanie w złożu usypanym pod ciśnieniem, CC – cykl kombinowany, PWR otw.– cykl paliwowy otwarty, PWR zamk. – cykl paliwowy zamknięty
Na koniec, energetyka jądrowa spełnia ważną rolę w walce z
emisjami CO2. Według oceny Parlamentu Europejskiego i Światowej
Rady Energetycznej, elektrownie jądrowe są niezbędne dla spełnienia
zobowiązań Unii i dalszej redukcji emisji CO2.

Rys. 8. Emisje CO2 w pełnym cyklu paliwowym dla różnych źródeł energii elektrycznej (19)
Ilustruje to rys. 8, na
którym przedstawiono emisje CO2 wynikające z całego cyklu produkcji
energii elektrycznej. Oczywiście, elektrownie jądrowe nie powodują
emisji CO2 w czasie swej pracy, podobnie jak nie powodują ich ogniwa
fotowoltaiczne lub wiatraki, ale na rys. 8 pokazano wszystkie emisje
związane z danym rodzajem technologii, a więc także emisje powodowane
produkcją materialów i urządzeń, wydobyciem i transportem
paliw, przewozem ludzi, unieszkjodliwianiem odpadów i likwidacją
elektrowni.
Jak widać, elektrownie jądrowe obok wiatru i biomasy zapewniają
najskuteczniej redukcję emisji CO2 przy wytwarzaniu energii elektrycznej.
Przewaga ich nad odnawialnymi źródłami energii polega na tym, że
dają nie tylko energię czystą i przyjazną dla środowiska, ale także tanią
i stabilną.
Dlatego Polska potrzebuje elektrowni jądrowych jako niezbędnego
składnika polskiego systemu energetycznego.
(1)Tj. wartości PKB liczonego wg. parytetu siły nabywczej (Purchasing Power Parity, PPP),
gdyż tak liczony PKB nadaje się do porównań międzynarodowych, zwłaszcza gospodarek
znacznie różniących się poziomem rozwoju.
(2) Potwierdzają to w szczególności analizy wykonane przez Krajową Agencję Poszanowania
Energii (KAPE), z których wynika, że energochłonność polskiego przemysłu (liczona
według wartości PPP) jest tylko o 8% wyższa od średniej dla UE-27.
(3)http://www.iea.cyf.gov.pl/pytaj/artykuly_energetyka/klucz_do_poprawy_efektywnosci_wykorzystan.pdf
(4)http://www.iea.cyf.gov.pl/pytaj/artykuly_energetyka/klucz_do_poprawy_efektywnosci_
wykorzystan.pdf
(5)Jacek Malko, Artur Wilczyński: Oszczędne, racjonalne czy efektywne użytkowanie energii
elektrycznej. Instytut Energoelektryki, Politechnika Wrocławska. Energetyka – wrzesień
2007.
(6)M. BARTOSIK, Globalne zasoby energii pierwotnej a kryzys energetyczny. Polska Akademia
Nauk, Panel naukowy: Strategia badań na rzecz rozwoju energetyki w Polsce Warszawa,
12.05.2009 r.
(7)http://www.dziennik.pl/gospodarka/article355195/Kopalnie_nie_sa_w_stanie_sprzedac_wegla.html
(8) http://www.infomine.com/investment/metalschart.asp?c=uranium&r=1y
(9) WNA, The Economics of Nuclear Power, January 2009
(10)http://biznes.interia.pl/news/dramatyczny-wzrost-zapasow-wegla,1305022,4200
(11) http://www.infomine.com/investment/metalschart.asp?c=coal_nymex&r=5y
(12) owner’s and contingencies cost of about 15%
(13) OECD, Assumptions for economic evaluation of power plants, January 2009.
(14) RWE i KW parafowały umowę zawiązania spółki, która wybuduje elektrownię za 1,5 mld
euro, WNP. 2009.04.15
(15) http://biznes.gazetaprawna.pl/wywiady/32169,przy_budowie_elektrowni_nie_moze_
liczyc_sie_cena.html
(16) Tarjanne Risto, Kivistö Aija: Comparison of electricity generation costs, Lappeenranta
University of Technology Research report EN A-56, February 2008
(17) tamże
(18) IT http://web.mit.edu/nuclearpower/pdf/nuclearpower-update2009.pdf
(19) World Energy Council, Comparison of energy systems using life-cycle assessment,
Special Report, London 2004
-
Inne artykuły w dziale
-
|
|