Czasopismo Zrzeszenia Audytorów Energetycznych pod patronatem Ministerstwa Infrastruktury oraz Ministerstwa Gospodarki
PL/ ENG/ DEU
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

Projekt i wykonanie:

© Possible 2009