Orlen, KGHM i inni marzą o atomie. Bo elektrownie węglowe się sypią, a w Polsce może zabraknąć mocy. Czy energetyka jądrowa może nas przed tym uratować?

Polski sektor energetyczny jest nie tylko przestarzały, ale też coraz bardziej niestabilny. Niedostępność elektrowni węglowych wywołana awariami, remontami lub przymusowymi wyłączeniami może doprowadzić do tego, że w Polsce zacznie brakować mocy. Z systemu zniknie blisko 30% mocy wytwórczych. Czym zalepimy tę lukę? Czy energetyka jądrowa może nas uratować?

Coś się zaczyna dziać wokół „polskiego atomu”. KGHM Polska Miedź wspólnie z amerykańskim NuScale chce budować w Polsce małe, kompaktowe reaktory atomowe. Umowa w tej sprawie została podpisana właśnie w Waszyngtonie. Wcześniej PKN Orlen wspólnie z prywatną firmą Synthos podpisał list intencyjny z amerykańską firmą General Electric Hitachi Nuclear Energy na budowę takich „małych reaktorów atomowych”.

Ciekawe? Po przeczytaniu wróć tutaj, kliknij i odkryj sprawdzone patenty Samcika na ochronę przed inflacją

W obu przypadkach mowa o reaktorach, które jeszcze nie powstały – technologia jest dopiero testowana w USA. W przypadku KGHM pierwszy reaktor ma ruszyć w 2029 r., a w przypadku Orlenu i Synthos – w 2030 r. Znamy jedynie wartość drugiego z projektów – wynosi 1 mld dolarów (elektrownia ma mieć moc 300 MW (dla porównania: samej fotowoltaiki mamy – według najnowszych danych – 7000 MW, z tym że jej sprawność realnie jest oczywiście mniejsza – nie zawsze świeci słońce).

Małe reaktory atomowe nie zastąpią elektrowni atomowej

Małe, kompaktowe reaktory atomowe prawdopodobnie nie mają szans zastąpić „normalnej” elektrowni atomowej, której budowy w Polsce jeszcze nie rozpoczęto. Ale mogą być uzupełniającym źródłem energii w polskim systemie energetycznym (o ile oczywiście w ogóle powstaną, bo mówimy wciąż o technologii przyszłości). A w Polsce każde nowe źródło prądu jest na wagę złota.

Kryzys na rynku surowcowym, coraz większy popyt na energię, niekorzystne warunki atmosferyczne (co ma znaczenie ze względu na duży udział OZE w europejskiej energetyce) – te przyczyny sprawiły, że słowo „blackout” może być wkrótce odmieniane przez wszystkie przypadki. Bywa, że energii elektrycznej mamy „na styk”, a nasz narodowy operator, czyli Polskie Sieci Elektroenergetyczne, musi energię importować. Czy to wystarczy i na jak długo?

Na pierwszy rzut oka sytuacja, w której polskie elektrownie nie są w stanie wytworzyć tyle energii, ile potrzebuje kraj, wygląda groźnie. A takie dni się ostatnio zdarzały. Polskie Sieci Elektroenergetyczne 6 grudnia 2021 r. informowały o deficycie rezerw mocy sięgającym 1000 MW, który udało się pokryć z dostaw energii od sąsiadów w oparciu o porozumienia międzyoperatorskie ze Szwedami, Niemcami, Litwinami i Ukraińcami.

Bywa, że to my pomagamy sąsiadom. Z kolei w święta Bożego Narodzenia Szwecja importowała prąd z Polski. 26 grudnia przepływy w szwedzką stronę doszły do 8828 MWh. Ale Szwedom nie brakowało energii, po prostu na polskim rynku hurtowym była ona tańsza niż w Szwecji. Zadziałał wolny rynek (warto pamiętać, że możliwości importu czy eksportu są ograniczone transgranicznymi mocami przesyłowymi).

Czy to oznacza, że grozi nam blackout? Na nadmiar energii nie narzekamy, ale statystyki z funkcjonowania Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) wskazują, że w 2021 r. Polska importowała netto ponad 13-krotnie mniej energii elektrycznej niż w 2020 r. Czy to oznacza, że jesteśmy bezpieczni?

Źródło: pse.pl

Z powyższej tabelki wynika, że z krajowej produkcji energii elektrycznej (174,5 GWh) zdecydowaną większość wytworzyły elektrownie na węgiel kamienny (93 GWh) i brunatny (45,5 GWh). A pozostałe 20%? Trochę zapewniły elektrownie gazowe (13,5 GWh), trochę wiatrowe (14,5 GWh), trochę słoneczne (5 GWh) oraz wodne (3 GWh). Ale generalnie nasze uzależnienie od węgla jest potężne.

Polska energetyka wymaga inwestycji. Inaczej blackout?

Rezygnacja z energetyki konwencjonalnej (opartej na elektrowniach węglowych) w obliczu zmian klimatycznych jest bezapelacyjnie konieczna. Czysta energia, wytwarzana ze źródeł odnawialnych (OZE), niesie ze sobą niższe koszty, ale i destabilizację pracy systemu. Źródła odnawialne są wysoce uzależnione od czynników zewnętrznych wpływających na ich „wydajność”.

Kiedy zapotrzebowanie na energię rośnie (szczególnie w okresach letnich upałów i zimowych mrozów) i jednocześnie przestaje wiać wiatr, mamy problemy z niedoborem energii. To właśnie wtedy najczęściej pojawiają się alerty, że znowu grozi nam blackout. Oczywiście, jest kilka możliwości ratowania sytuacji. I zwykle one pozwalają zażegnać kryzys zanim dojdzie do wyłączeń energii.

W przypadku niespodziewanej awarii sieci bądź elektrowni lub niedostatecznej ilości energii, operator systemu przesyłowego w pierwszej kolejności poszukuje potencjalnych rezerw mocy, zwiększając możliwości produkcji z dostępnych instalacji. Jeżeli to jest niemożliwe, to na podstawie mechanizmu DSR (ang. Demand Side Response), korzystając z tzw. negawatów, zwraca się do największych odbiorców z zaleceniem obniżenia zapotrzebowania na energię (w zamian za rekompensatę finansową).

Jeśli to nie przynosi zamierzonych efektów, krajowy operator mocy korzysta z tzw. pomocy międzyoperatorskiej, czyli próbuje zaimportować energię z zagranicy na podstawie połączeń, które mamy z innymi krajami oraz ich rezerw w produkcji energii.

W sytuacji krytycznej operator zmuszony jest ingerować bezpośrednio w zapotrzebowanie odbiorców, ogłaszając tzw. stopnie zasilania (11 stopień: moc umowna, brak ograniczeń – 20 stopień: sytuacja krytyczna, moc do wysokości ustalonego bezpiecznego minimum). Stopnie zasilania dotyczą podmiotów korzystających z mocy powyżej 300 kW. Taka sytuacja miała miejsce m.in. 10 sierpnia 2015 r, kiedy to ogłoszono 20 stopień zasilania.

Źródło: pse.pl

Podczas zimy wiele zależy od panujących temperatur, natężenia wiatru, a także – o czym świadczą ograniczane dostawy gazu ziemnego ze Wschodu – sytuacji politycznej. Problem niedoboru energii elektrycznej dotyka głównie krajów Europy Zachodniej, które swoje systemy energetyczne opierają o dostawy gazu i produkcję z OZE. Polska, jako kraj energetycznie zapóźniony, opierając system energetyczny o spalanie węgla jest – przynajmniej obecnie – w lepszej sytuacji.

To, że na razie dajemy sobie radę nie znaczy, że będzie tak zawsze. Opierając się wyłącznie na energetyce konwencjonalniej, o bezpieczeństwo będzie coraz trudniej – jak obliczył w 2021 r. Polski Instytut Ekonomiczny – średni wiek dominujących na naszym rynku elektrowni węglowych wynosi już 47 lat, a co za tym idzie wyeksploatowane elektrownie mają tendencje do awarii. W sytuacji wysokiego zapotrzebowania na energię może to znacznie podnieść ryzyko blackoutu. A jeśli dojdą do tego np. protesty górników…

Źródło: pap.pl

Energetyka jądrowa na ratunek? Po co nam ten atom?

Przyśpieszająca transformacja energetyczna skłania nas do odchodzenia od emisyjnych, lecz stabilnych elektrowni konwencjonalnych w kierunku czystych, natomiast uzależnionych od trudno przewidywalnych uwarunkowań, odnawialnych źródeł energii. Istnieją jednak takie instalacje, które oprócz tego, że nie emitują gazów cieplarnianych, zapewniają stabilne dostawy energii – są to elektrownie jądrowe.

Obecna charakterystyka sektora energetycznego stanowi doskonałe środowisko pod inwestycje w energetykę jądrową. Jak potwierdzają badania „Sustainable Nuclear Energy Technology Platform” (SNETP) elektrownie jądrowe są w stanie zmieniać moc produkcji szybciej (63 MW/min) niż elektrownie węglowe (26 MW/min) i gazowe (38 MW/min).

Z drugiej strony pozwalają unikać obciążeń finansowych, na przykład w postaci kosztów uprawnień do emisji CO2, które stanowią nie lada wyzwanie dla elektrowni konwencjonalnych. Energetyka jądrowa eliminuje też emisję zanieczyszczeń, które negatywnie wpływają na jakość powietrza, którym oddychamy.

Źródło: Ministerstwo Energii, Energetyka Jądrowa w pigułce

Czy stać nas na taką inwestycję jak elektrownia atomowa? Minister Piotr Naimski (Pełnomocnik Rządu ds. Strategicznej Infrastruktury Energetycznej) twierdzi, że polska energetyka jądrowa pochłonie ok. 80 mld zł. Dla porównania Niemcy w transformację rynku energii do 2030 r. zainwestują ok. biliona euro – jednakże w tym przypadku z pominięciem energetyki jądrowej, od której odchodzą.

W Niemczech, które bardzo często nękane są przez ryzyko blackoutu, pod koniec 2021 r. wyłączano trzy sprawne elektrownie jądrowe o mocy około 4,5 GW. Do końca 2022 r. planowane jest zamknięcie kolejnych elektrowni i tym samym wyeliminowanie atomu z krajowego miksu energetycznego – w myśli realizacji założeń „proklimatycznej” strategii „Energiewende” (polega na masowym rozwijaniu infrastruktury odnawialnych źródeł energii, wygaszaniu elektrowni jądrowych i uzależnianiu ościennych państw od nośników energii tamtejszego pochodzenia).

Są inne państwa, które świetnie sobie radzą bez atomu i nadal nie będą w niego inwestować, jak np. Norwegia – z tym że bogactwo tamtejszej hydroenergetyki w połączeniu ze sprzyjającym ukształtowaniem terenu umożliwia swobodne magazynowanie energii, korzystając z dobrodziejstw elektrowni szczytowo-pompowych. My tej możliwości nie mamy, a przynajmniej nie na takim poziomie.

Czy energetyka jądrowa jest w Polsce niezbędna?

Potencjał energetyki jądrowej – w obecnej trudnej sytuacji, wywołanej niedoborami nośników energii – zauważa nawet Unia Europejska. 2 lutego tego roku postanowiono zakwalifikować ten rodzaj elektrowni do taksonomii UE (czyli rozporządzenia, które wskazuje inwestorom, jakie inwestycje warto podejmować). Wesprze to „atomowe” plany inwestycyjne, które oprócz Polski w UE mają również Bułgaria, Czechy, Finlandia, Francja, Rumunia, Słowacja oraz Węgry.

Źródło: Eurostat

Znamy już wstępną lokalizację pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce, która potencjalnie zbudowana zostanie w województwie pomorskim. W dalszym ciągu czekamy natomiast na wybór dostawcy technologii. Wybór zostanie dokonany najprawdopodobniej jesienią 2022 r. spośród firm z takich krajów jak: Stany Zjednoczone, Francja lub Korea Południowa. Zgodnie z zapisami „Polityki Energetycznej Polski do 2040 r.” pierwszy reaktor powstanie w 2033 r., a ostatni dopiero w 2043 r. – co łącznie da około 6-9 GW mocy. 

Czy to dużo? Cóż, obecnie moc polskiej energetyki jest szacowana na 53 GW, z czego jakieś 15 GW stanowią źródła odnawialne (więcej danych tutaj). Jak widać, atomowe ambicje Polski nie spowodują, że staniemy się mocarstwem, jeśli chodzi o produkcję energii z atomu.

Problem w tym, że Od 2025 r. wsparcie elektrowni emitujących więcej niż 550 g CO2/kWh (oraz 350 kg/kW rocznie) ze środków publicznych zostanie wstrzymane. Co w odniesieniu do węgla skutkować będzie zapewne stopniowymi wyłączeniami elektrowni węglowych, które – zgodnie z informacjami opublikowanymi przez Urząd Regulacji Energetyki w czerwcu 2021 r. i scenariuszami opracowanymi przez ENTSO-E w raporcie „European Resource Adequacy Assessment 2021 – do 2034 r. sięgną ponad 17 GW (co stanowi około 33% obecnie zainstalowanych mocy).

Jak zamierzamy zalepić tę dziurę? URE – w informacji na temat planów inwestycyjnych w nowe moce wytwórcze w latach 2020-2034 – przedstawił plan mówiący o inwestycjach, które powinny dać 14,2 GW. Z tym że połowa z nich to odnawialne źródła energii, co po uwzględnieniu korekcyjnego współczynnika dyspozycyjności (w skrócie: po uwzględnieniu okresów, w których prąd z OZE nie jest wytwarzany z powodu niesprzyjających warunków), daje niecałe 7 GW mocy.

Bilans jest więc niepokojący: w ciągu najbliższych 13 lat z obecnego systemu (53 GW, nie uwzględniam wzrostu zapotrzebowania na energię) zniknie 17 GW mocy (likwidowane elektrownie węglowe), a zamierzamy to zalepić inwestycjami, które efektywnie zapewnią 7 GW nowej mocy oraz elektrownią atomową, która – o ile „dojedzie” – da do tego czasu 6 GW mocy. Nawet gdyby energetyka jądrowa – kosztem 80 mld zł inwestycji, nie licząc inflacji – rozwijała się u nas bez zakłóceń (dość optymistyczne założenie), będziemy mieli problem.

Źródło: URE, Nowe moce osiągalne w latach 2020-2034 według technologii paliwowej przy uwzględnieniu KWD

Sytuacja jest więc kryzysowa, przy czym należy zauważyć, że dokument opublikowany w czerwcu 2021 r. przez URE opierał się o ankiety, które wypełniły 63 przedsiębiorstwa energetyczne składające je do 31 grudnia 2019 r. Można zatem założyć, że kolejne wersje dokumentu zawierające świeższe dane, zaprezentują bardziej pozytywny scenariusz – oby wystarczający do tego, żebyśmy nie musieli martwić się o blackout za 10 lat.

Czytaj też: Elektrownia atomowa w Polsce? Epidemia koronawirusa zmienia pole gry (subiektywnieofinansach.pl)

zdjęcie tytułowe: Chłodnia kominowa, z której wydobywa się para wodna, autorem jest Nicolas Hippert/Unsplash