Andrzej Szablewski: Czy atom ma szanse rozwoju?

Z realizacją programu budowy wielkoskalowych bloków jądrowych wiąże się niemało zagrożeń. W krajach, które już posiadają tego rodzaju źródła, są one już zamortyzowane i mogą ułatwiać transformację i integrację w systemie energetycznym niestabilnych OZE. Nie dotyczy to jednak nowych, wielkoskalowych bloków jądrowych, których budowę w przypadku Polski planuje się rozpocząć w najbliższych latach.

Kluczowym tu argumentem jest ogromne ryzyko, że nie będzie możliwe odzyskanie astronomicznych nakładów na budowę. To tłumaczy zresztą trwający już od wielu dekad zastój w rozwoju wielkoskalowej energetyki w krajach zachodnich. Realizowane są już od lat, pojedyncze projekty inwestycyjne w Finlandii i Francji czy USA, które notują ponadtrzykrotne przekroczenia wyjściowych kosztorysów i harmonogramów – mimo że są to kraje posiadające doświadczenia w tym zakresie.

To zagrożenie jest już od dawna dostrzegane przez środowiska biznesowe związane z energetyką jądrową oraz wspierające je kręgi eksperckie. O jego istnieniu świadczy słabo wykorzystywany potencjał w zakresie projektowania i budowy nowych bloków jądrowych, którym dysponują niektóre kraje, co dobrze pokazuje ostra – z udziałem bardzo aktywnego lobbingu rządów poszczególnych krajów – konkurencja w oferowaniu swoich usług wszędzie tam, gdzie istnieje szansa na realizację nowych projektów wielkoskalowych bloków.

Świadomość, że astronomiczne koszty i czas budowy stanowią skuteczną przeszkodę w rozwoju energetyki jądrowej, z drugiej zaś przekonanie, że bezemisyjność i dyspozycyjność stanowi jej walor – który w przypadku znaczącego obniżenia kosztów jej rozwoju mógłby odbudować szansę na jej rzeczywisty, a nie tylko zapowiadany bezskutecznie od lat renesans – spowodowała, że od lat prowadzi się dwukierunkowe prace nad rozwiązaniem problemu.

Koszty i ułatwienia

Pierwszy kierunek to działania na rzecz obniżenia kosztów budowy wielkich reaktorów przez poprawę zarządzenia i organizacji procesów inwestycyjnych. Tu wątpliwość wynika z potwierdzonego przez liczne badania zjawiska, że w przypadku wielkich projektów inwestycyjnych, zwłaszcza w sferze infrastrukturalnej, przekroczenia kosztów i harmonogramów są normą. Problem ten doczekał się zresztą w literaturze ekonomicznej głębszych analiz, które wykazały, że istnieje wiele przyczyn, które w praktyce uniemożliwiają realizację projektów zgodnie z założeniami wyjściowymi.

Znacznie bardziej obiecujący jest drugi kierunek działań, intensyfikowany jest już od pierwszej dekady tego wieku. Chodzi o postawienie na rozwój produkcji seryjnie wytwarzanych w systemie fabrycznym reaktorów, które można byłoby transportować oraz instalować w miejscach, gdzie byłyby one eksploatowane. Są to tzw. SMR, czyli reaktory o różnej wielkości, od 20 MW do 300 MW. Co więcej, w ostatnich latach rozwijane są także technologie wytwarzania minireaktorów jądrowych o mocy poniżej 20 MW. Wątpliwości wobec możliwości komercyjnego wykorzystania SMR-ów dotyczą zwłaszcza dwóch kwestii, a mianowicie ich ekonomki (kosztów wytwarzania energii elektrycznej) oraz faktu, że ciągle nie ma, poza Rosją, już eksploatowanych tego rodzaju reaktorów. Wartość obu tych argumentów warta jest rozważenia także przypadku naszego programu rozwoju energetyki jądrowej.

Zacznijmy od argumentu ekonomicznego, na pierwszy rzut oka bardzo przekonującego – z uwagi na argument oszczędności skali. Według niektórych szacunków, tzw. overnight capital costs, czyli koszty budowy bez kosztów finansowych (które rosną i to bardzo znacząco wraz wydłużaniem się czasu budowy), spadają o 20 do 35 proc. wraz podwajaniem wielkości reaktora. Oznacza to, że same koszty kapitałowe w przypadku SMR mogą być nawet aż o 70 proc. wyższe w przeliczeniu na jednostkę mocy od budowanych dzisiaj wielkoskalowych reaktorów. Ten argument nie uwzględnia jednak faktu, że SMR nie stanowią prostej miniaturyzacji dużych reaktorów, ale odznaczają się istotnymi cechami, których w dużym stopniu lub wcale nie posiadają duże reaktory. Cechami z nadwyżką kompensującymi skutki utraty korzyści skali.

SMR oznacza małe, modularne reaktory. Modularność ma w tym przypadku dwa bardzo istotne wymiary. Pierwszy to modułowa konstrukcja. Wytwarzane fabrycznie moduły są następnie albo transportowane do miejsca docelowego i tam składane w gotowy do eksploatacji reaktor bądź też proces składania odbywa się w warunkach fabrycznych, a następnie reaktor przewożony jest do lokalizacji docelowej. Zakłada się przy tym, że w większości przypadków będzie możliwe wykorzystanie transportu kolejowego lub samochodowego. Drugi wymiar modularności polega z kolei na tym, że moc elektrowni jądrowej wynika z liczby zainstalowanych reaktorów, którą można później zwiększać przez sukcesywne dołączanie kolejnych.

Modularność reaktorów implikuje możliwość pojawienia się wielu istotnych korzyści, których pełną listę trudno byłoby tutaj zaprezentować.

Ograniczmy się więc tylko do niektórych. Umożliwia ona standaryzację procesu projektowania i produkcji, co ułatwia nie tylko kontrolę jakości procesu ich wytwarzania, ale także sprzyja obniżeniu kosztów tego procesu. Po drugie, umożliwia radykalne skrócenie okresu od zamówienia reaktora do jego instalacji i uruchomienia produkcji. Po trzecie, upraszcza, skraca i obniża koszty procesu zakończenia eksploatacji. Po czwarte, nie do przecenienia jest możliwość elastycznego dostosowywania mocy elektrowni do rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Zróżnicowana wielkość reaktorów oraz możliwości ich łączenia w większe źródło wytwarzania oznacza, że tego rodzaju energetyka jądrowa będzie lepiej niż wielkoskalowa wkomponowywać się w zmieniającą się architekturę sektora. Wszystko wskazuje na to, że będzie ona w coraz większym stopniu opierać się na rozproszonych źródłach wytwarzania i tworzących się wokół nich – zróżnicowanych pod względem skali oraz coraz bardziej autonomicznych – systemów energetycznych i powiązanych z nimi rynków energii elektrycznej. Ponadto SMR umożliwiać będą przybliżanie się źródeł wytwarzania energii elektrycznej do miejsc jej zużywania, co w efekcie powodować będzie zmniejszanie strat sieciowych oraz oszczędności w nakładach na inwestycje sieciowe.

Bezpieczeństwo i czas

Kolejny pakiet zalet to wielofunkcyjność małych reaktorów, ponieważ ich zastosowanie nie będzie się ograniczać tylko do wytwarzania energii elektrycznej. Obecnie widzi się co najmniej trzy jej dodatkowe funkcje. Z krajowej perspektywy szczególnie użyteczną funkcją, z uwagi na listnienie licznych systemów sieciowego ogrzewania, jest wykorzystanie reaktorów do wytwarzania ciepła komunalnego oraz ciepła dla przemysłu. Równie ważną – w kontekście z kolei upatrywania w wodorze ważnego w nieodległej przyszłości bezemisyjnego źródła napędu oraz sposobu magazynowanie energii elektrycznej – funkcją małych reaktorów będzie wykorzystanie ich do pozyskiwania w procesie elektrolizy zielonego wodoru. Mogą one służyć także do odsalania wody.

Zaletą jest tu uzyskanie tak ważnej dla źródeł o wysokich kosztach stałych, a taką jest energetyka jądrowa, możliwości działania przy pełnym obciążeniu mocy, co pozwala na uniknięcie zagrożenia uruchomienia spirali śmierci i w efekcie stanu trwałej nierentowności. Modularność i wielofunkcyjność małych reaktorów może wreszcie uczynić je atrakcyjną opcją dla dużych odbiorców energii, jako ich własne źródło zaopatrzenia w energię elektryczną, kreujące ponadto dodatkowe strumienie przychodów. Dodatkową, ale kluczową dla tego rodzaju inwestorów, zaletą jest znacznie mniejszy rozmiar nakładów inwestycyjnych oraz stosunkowo niskie ryzyko, co umożliwiać będzie pozyskanie na korzystnych warunkach środków finansowych na ich realizację. A zatem rozwój energetyki jądrowej nie będzie musiał być wspierany przez środki publiczne, ale będzie odbywać się na warunkach komercyjnych, co oznacza efektywniejszy ekonomicznie sposób realizacji inwestycji w tego rodzaju energetykę.

Rozproszona lokalizacja reaktorów jądrowych rodzi ważne pytanie o stopień zagrożenia skażeniem promieniotwórczym. Tu przewaga małych reaktorów wiąże się z trzema okolicznościami. Pierwsza to niewielka ze względu na moc reaktorów zawartość materiału promieniotwórczego. Po drugie, ich nieduży rozmiar ułatwia i obniża koszty zabezpieczeń chroniących przed możliwością skażenia. Po trzecie i najważniejsze, reaktory te wyposażone są w pasywne systemy bezpieczeństwa, czyli systemy, które zapewniają automatyczne chłodzenie reaktora w razie awarii lub braku zasilania, co stanowi największe zagrożenie związane z energetyką jądrową. To ostatnie ma zresztą inną jeszcze ważną z punktu widzenia biznesu korzyść – umożliwia zmniejszenie kosztów eksploatacji reaktora.

Jeśli chodzi o drugi argument wysuwany przez sceptyków – że technologia SMR nie została jeszcze wdrożona do praktyki, a zatem nie można jej traktować jako realną dla Polski alternatywę wobec reaktorów wielkoskalowych – to trzeba go widzieć w kontekście pytania, kiedy możliwe będzie rozpoczęcie eksploatacji pierwszego wielkoskalowego bloku. Najbardziej optymistyczny scenariusz zakłada tu gotowość do eksploatacji co najmniej za 15 lat. Tymczasem technologia SMR będzie mogła być upowszechniana już od początku lat 30.

Dotychczas problem związany z dopracowaniem i komercyjnym jej upowszechnieniem polegał na dużym rozproszeniu prowadzonych od lat prac nad projektami różnych (około 60), pod względem skali i właściwości, rodzajów SMR-ów. Zdecydowanym obecnie liderem w tym procesie jest amerykańska korporacja, która rozwinęła technologię znaną pod nazwą NuScale Power i jako pierwsza uzyskała w 2020 r. akceptację amerykańskiego organu regulacyjnego dla rozwijanego przez nią projektu reaktora o mocy 77 MW, który może być instalowany w pakietach o różnej liczbie reaktorów. W czerwcu br. korporacja ta przeszła od etapu prac nad przygotowaniem projektu nowego reaktora do etapu produkcji i dostarczania odbiorcom. W tym celu utworzono nową, notowaną na giełdzie jednostkę biznesową, która deklaruje ekspansję nie tylko na krajowym, ale także na zagranicznych rynkach. Jak wynika z doniesień prasowych, zainteresowanie jej ofertą wyrażają także i polskie, duże przedsiębiorstwa.

Choć SMR-y mają znacznie większe szanse na przełamanie wielodekadowego zastoju w rozwoju energetyki jądrowej i uczynienia z niej ważnego i trwałego elementu miksu energetycznego, to ostateczna odpowiedź na zadane w tytule pytanie będzie zależeć od tego, czy pozwoli ona obniżyć koszty osiągnięcia głębokiego, bądź pełnego stanu dekarbonizacji wytwarzania energii elektrycznej. Nadzieje, że tak się stanie, opierają się na przekonaniu, że bez dyspozycyjnej energetyki jądrowej koszty dekarbonizacji wyłącznie w oparciu o OZE okażą się zbyt wysokie. Koszty zweryfikowania słuszności tego przekonania będą znacznie niższe w przypadku postawienia na SMR. Ze względu na coraz szybsze tempo rozwoju i wdrażania kosztowo konkurencyjnych technologii, które pozwalać będą na radzenie sobą z niestabilnością OZE, los energetyki jądrowej rozstrzygnie się już w trybie rynkowym, bez udziału polityków.