SMR-y a bezpieczeństwo energetyczne Polski w dobie transformacji

Materiał partnera

Potrzeba szybkiej i głębokiej transformacji energetycznej w Polsce jest zarówno zagrożeniem, jak i szansą na zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego.

Wyzwaniem dla polskiego sektora elektroenergetycznego jest transformacja w kierunku rozwiązań niskoemisyjnych, w związku z wygaszaniem starych bloków węglowych, których średni okres eksploatacji to 48 lat i ich czas życia dobiega technologicznego końca. Czekają nas nieubłaganie wyłączenia na dużą skalę stabilnych i sterowalnych mocy w krajowych elektrowniach węglowych. Wyłączenia mocy polskich elektrowni węglowych będą konieczne mniej więcej w takim tempie: 1,2 GW w latach 2024-2025, 5,0 GW w latach 2026-2030, 8,8 GW w latach 2031-2035 i 5,0 GW w latach 2036-2040. Łącznie do 2040 r. wyłączone zostanie około 20 GW mocy zainstalowanej w elektrowniach zawodowych zasilanych węglem kamiennym. W dużym stopniu już przestarzały, i wymagający bardzo prędkiej aktualizacji, program Polityka Energetyczna Polski do 2040 r. (PEP2040) przewiduje wzrost zapotrzebowania na moc elektryczną w roku 2040 do 39 GW, bez uwzględnienia zapotrzebowania na energię cieplną z sieci ciepłowniczej i bez uwzględnienia potrzeb transformacji wodorowej. Przewidywana luka stabilnych mocy elektrycznych pomiędzy popytem a podażą będzie w tym konserwatywnym wariancie wynosić ok. 14 GWel i to przy założeniu, że „duży atom” będzie realizowany zgodnie z obecnymi planami. 

Transformacja wodorowa to następny, bardzo ambitny, etap transformacji energetycznej, która ma radykalnie zmniejszyć ślad węglowy emisyjnych gałęzi przemysłu jak np. przemysłu hutniczego oraz emisyjność sektora transportu. Zapotrzebowanie na zielony wodór spowoduje radykalne zwiększenie zapotrzebowania na energię elektryczną – wodór trzeba wyprodukować z wody poprzez energochłonne procesy elektrolizy. Transformacja wodorowa wymagać będzie dużych mocy bezemisyjnej energii i luka podażowa będzie dużo większa niż ta przewidziana w PEP2040 -  14 GWel. Jeśli chcemy utrzymać konkurencyjność naszych produktów na rynkach światowych – ślad węglowy w tych produktach odgrywał będzie bardzo ważną rolę, a dostęp do bezemisyjnej energii będzie kluczowym aspektem w tym łańcuchu.

Jakiekolwiek będą ostateczne kształty Europejskiego Zielonego Ładu i ambitnego planu NetZero, transformacja energetyczna i następująca po niej transformacja wodorowa będą koniecznością  każdego nowoczesnego państwa w centrum Europy. Nie ma zbyt wielu opcji technologicznych do wyboru. Źródłem nowych bezemisyjnych mocy mogą być: 

- źródła odnawialne, czyli OZE,

- nowe elektrownie biomasowe i biogazowe,

- duże elektrownie jądrowe, czyli „duży atom”,

- SMR (ang. Small Modular Reactors) – małe modułowe reaktory jądrowe,

- ewentualny import energii oraz formy oszczędności energii i ograniczenia popytu.

Wypełnienie luki mocy w systemie elektroenergetycznym sterowalnymi i stabilnymi źródłami, może nastąpić głównie z wykorzystaniem atomu przy wsparciu, ale dość ograniczonym, elektrowniami i elektrocieplowniami biomasowymi i biogazowymi. Duża energetyka jądrowa powinna być obecna w strukturze wytwarzania energii elektrycznej w Polsce od 2033 r. i może osiągnąć poziom do 5-6  GWe w 2040 roku, chociaż już mówi się powszechnie o 2-3 letnim opóźnieniu. Zatem zapotrzebowanie na konieczne dodatkowe moce przyłączeniowe dla SMR-ów może wynieść do 14 GWe+ w latach 2029-2040.

Bezpieczeństwo energetyczne to przede wszystkim niezakłócana ciągłość zasilania w energię elektryczną, jest to nieodzowny warunek dla istnienia i stałego rozwoju nowoczesnych społeczeństw. Bezpieczeństwem energetycznym jest także niezakłócane funkcjonowanie systemu grzewczego. Bez wchodzenia na tym poziomie dyskusji w zbędne polemiki – OZE nie zapewnia i nie może zapewnić przez swoją niesterowalną zależność od pogody, niezakłócanej ciągłości dostaw energii elektrycznej. OZE może być dzisiaj dobrze przewidywalne, ale nie jest sterowalne. Takim rozwiązaniem jest duży atom i SMR, które zapewniają pracę w tzw. „podstawie”. Nowoczesne reaktory mogą stosunkowo łatwo pracować w reżimie nadążania za obciążeniem sieci, czyli nadążania za zapotrzebowaniem na energię elektryczną. OZE wymaga strategii przeciwnej – aby konsumenci dostosowali się do podaży. Bezpieczeństwo energetyczne wymaga również stabilnej i bezpiecznej sieci energetycznej. Nowe bezemisyjne źródła energii powinny być zgodne z wymaganiami przepustowości, sterowalności i stabilności sieci energetycznej. SMR-y, szczególne w strategii „coal to nuclear” czyli „węgiel na atom”, zastępując w starych lokalizacjach wycofywane jednostki węglowe, są optymalnym rozwiązaniem z punktu widzenia sieci energetycznych. Zamieniają płynnie wycofywaną moc w ustalonych węzłach sieci, wykorzystują istniejące przyłącza i łącza, nie wymagając większych inwestycji w rozbudowę sieci.

Bezpieczeństwo energetyczne wymaga dostępności energii po przewidywalnych kosztach. Paliwo jądrowe jest miliony razy bardziej wydajne niż wszystkie inne paliwa, koszty uranu są historycznie dobrze przewidywalne i stabilne, ponadto stanowią zaledwie kilka procent kosztów kilowatogodzin, za które płaci użytkownik. Uran do paliwa jądrowego dostępny jest z krajów o różnych systemach politycznych, na różnych kontynentach. Praktyką są wieloletnie, często kilkunastoletnie kontrakty na dostawy uranu. Uran lub gotowe już paliwo jądrowe, można łatwo składować w stosunkowo niewielkich objętościach, czyli bez większych kosztów. Należy też dodać, że Polska ma własne zasoby uranu, szacowane na 144 tys. ton które w potrzebie można by eksploatować. Wystarczyłoby tego uranu na pracę np. 30 SMR-ów o mocy 300 MWel przez 100 lat. W tym czasie rozwinęlibyśmy technikę „powielania paliwa jądrowego” w reaktorach SMR jeszcze nowszych technologii i wówczas wystarczyłoby tego paliwa na tysiące lat. I nie jest to „science fiction” – technologia SMR powielających czeka tylko na sygnał startowy, czyli na zapotrzebowanie rynku.

Odporność systemu energetycznego na wyjątkowe i nieprzewidywalne wydarzenia, które mogą zagrozić fizycznej integralności przepływu energii to kolejna składowa bezpieczeństwa energetycznego. SMR to w gruncie rzeczy system rozproszonej energetyki jądrowej. Sabotaż, awaria czy inne nieprzewidziane zdarzenia, prowadzące do potrzeby wyłączenia „dużego atomu” lub ogromnych farm OZE, czyli odłączenia gigawatów mocy, ma dużo większy wpływ na osłabienie bezpieczeństwa energetycznego niż odłączenie mniejszych SMR-ów w różnych lokalizacjach.

Bezpieczeństwo energetyczne to również zdolność ogrzewania kraju, szczególnie w miesiącach zimowych. SMR-y z kogeneracją, zlokalizowane blisko większych skupisk ludzkich oraz biogaz i biomasa to jedyne możliwości do dekarbonizacji systemu ciepłowniczego. Brak gwarancji dostępnego, bezemisyjnego ogrzewania to brak bezpieczeństwa obywateli!

Bezpieczeństwo państwa to w dużym stopniu także transformacja energetyczna przeprowadzona bez większych napięć i niepokojów społecznych. Obecne plany koncentracji dużych mocy wytwórczych w okolicach Bałtyku, duży atom i gigantomania inwestycyjna w ogromne farmy wiatrowe na Bałtyku doprowadzi do radykalnych zmian na przemysłowej mapie Polski. Przemysł poprzez naturalne mechanizmy ekonomiczne koncentruje się często w pobliżu „mocy wytwórczych”. SMR-y ze swoja strategią rozwoju blisko „konsumentów” mogą te procesy zrównoważyć i praktycznie zapobiec np. deindustrializacji Śląska i południowej Polski. Bezpieczeństwo energetyczne to również realizowalna strategia transformacji energetycznej poprzez wdrożenie dojrzałych technologii jądrowych i we współpracy z kompetentnymi i wiarygodnymi partnerami. Efektywne partnerstwo międzynarodowe i racjonalny wybór dostawców technologii, mogą być gwarancją realizowalności strategii wdrożenia tych reaktorów „na czas i z zaplanowanymi kosztami”.

Bezpieczeństwo energetyczne Polski nie może być skutecznie zapewnione bez harmonijnej współpracy na linii państwo-instytucje wdrażające SMR-y w Polsce.  Temat ten zostawię bez aktualnego komentarza, zacytuję natomiast fragment swojej rozmowy z PAP z 2017 roku (źródło: Polska Agencja Prasowa):

„Każdy proces ma swoje okno możliwości, w które jeśli się nie wejdzie, wówczas kolejne działania będą droższe i trudniejsze w realizacji. Przed Polską taka szansa właśnie stoi, ale brak jest odwagi politycznej by ją podjąć (…) Decyzja dotycząca energetyki jądrowej musi być decyzją ponadpartyjną, ponad podziałami politycznymi, gdyż jest to zobowiązanie na wiele lat i bardzo ważne dla bezpieczeństwa państwa".

„Wejście naszego kraju w energetykę jądrową może sprawić, że zostaniemy rzeczywistym stymulatorem rozwoju technologicznego. Uważam, że potencjał intelektualny w Polsce jest dużo wyższy niż w innych krajach. Potencjał ten jednak częściowo już zmarnowano. Szkodę, którą wyrządzono, nazywam zmęczeniem materiału: od huraoptymizmu do głębokiej frustracji czy negacji”

To wszystko było powiedziane już wiele lat temu…

- Waclaw Gudowski, Profesor, Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Royal Institute of Technology, Doradca Orlen Synthos Green Energy.