Elektrownia atomowa w Polsce- czy jest potrzebna?

Rozpoczęła się w Polsce debata na temat energii atomowej. 

Rozpoczęła się, i zaraz zakończyła, bo zarówno rząd, jak też opozycja są za. Osobiście uważam pomysł budowy elektrowni atomowej w Polsce za ciężki idiotyzm i mam nadzieję przedstawić poniżej w miarę przekonywujące wyliczenia na poparcie mojej tezy.

 Zacznę jednak jak zwykle od dygresji. O ile brak wiedzy, orientacji i kompletne nieuctwo dominujące w szeregach obecnego obozu władzy mnie absolutnie nie dziwi, tak te same twierdzenia z ust Kaczyńskiego mnie smucą. 

 Nie doszedł do ucha prezesa, czy zespołu programowego nikt z właściwym podejściem i wiedzą o nowoczesnej  energetyce. Wiem, że energetyków w Polsce sporo, wiem, że istotna część to naprawdę dobrzy inżynierowie. Niestety, także ich wiedza jest często skandalicznie przestarzała. 

Oczywiście przy obliczeniach mechanicznych nie ma to żadnego znaczenia, o ile tylko aktualizuje się wiedzę o materiałach. Ale już przy czymś tak szybko zmieniającym się jak IT - po co komu komputerowiec, z fantastyczną wiedza, tylko z XX w.? Niestety (dla inżynierów) lub stety (dla wszystkich innych) obecnie energetyka zmienia się w tempie takim jak IT. Tylko nikt tych szybkich zmian nie kojarzy z tak konserwatywną zwykle dziedziną. I potem w XXI w. niektórzy chcą budować elektrownie atomowe…

Zaczynamy od konkretów. Jedyne nowo budowane w Europie reaktory atomowe to jest projekt o nazwie European Pressurized Reactor. W Polsce tez ten będzie budowany, bo innego nowoczesnego projektu po prostu nie ma. Obecnie w budowie są 4 takie reaktory, żaden nie został jeszcze ukończony. Pierwszy, Olkiluoto 3, którego budowa rozpoczęła się w Finlandii w 2005 roku, miał zostać ukończony w 2009r.  i kosztować 3 mld euro. 

Nie został ukończony do dziś, prawdopodobny czas to lata 2018-20, koszt obecnie to ok 8,5 mld euro (kwota może być nieaktualna). Według tego samego projektu miał tez powstać reaktor Flamanville 3 we Francji. Planowany koszt 3,3 mld euro, realny na dziś ok. 10 mld, planowany rok uruchomienia bodajże 2012, aktualny planowany rok, jak to ładnie określono, rozpoczęcia produkcji elektryczności 2016. Dlaczego uważam to za ładne określenie? Bo cała procedura testów i rozpoczęcia działalności reaktora atomowego przed włączeniem na stałe do sieci to jest ok 2,5 roku, jak sprawnie idzie.  Ale trochę prądu jest wyprodukowane już na początku tych testów....     Czyli mówimy o realnym włączeniu do sieci w 2018. 

Pozostałe dwa reaktory według tego projektu są budowane w Chinach i nie za dużo o tym wiadomo. Teoretycznie idą zgodnie z planem, ale patrząc na to, że  w Europie były problemy ze spawaniem w krytycznych miejscach, jestem pełen nie tyle sceptycyzmu, co obaw. Chińczycy mogą te reaktory zbudować, tylko czy one tak długo podziałają?

Jest jeszcze jedno zamówienie na ten typ reaktora i z punktu widzenia porównania dla Polski, najciekawsze. Otóż podpisano już umowę o budowę bloku Hinkley Point C w Anglii. Prorynkowy i w ogóle taki pomysłowy gospodarczo rząd Camerona sobie wymyślił, że zbuduje na komercyjnych zasadach elektrownię atomową. Jeszcze żadnej w historii tak nie zbudowano, ale to nic, Cameron geniuszem ekonomii i wszechnauk :)

 Oczywiście dostawca reaktora wie, jakie ma problemy w Finlandii i Francji, więc o żadnej rynkowej cenie prądu nie ma mowy. Dyskusja kończy się podpisaniem umowy, na mocy której konsorcjum budujące elektrownię otrzyma 92,5 funta za megawatogodzinę dostarczoną do sieci. Przez 35 lat....  Jeśli ktoś ma wrażenie, że to dość dużo, to ma absolutną rację. Obecnie ceny na rynku hurtowym w UK kształtują się w okolicach 48 funtów. Efektywnie przez pierwsze 35 lat prąd będzie droższy praktycznie dwukrotnie od dość już drogiego (w hurcie) dziś prądu w UK. I tego się możemy trzymać: 92,5 funta za MWh z gwarancją ceny na 35 lat. To daje, według dzisiejszego kursu, trochę ponad 110 euro/MWh.  Koszt budowy elektrowni tymczasem jest szacowany na jakieś 16 mld euro. Przypuszczam, że znów jest mocno zaniżony, ale trzymajmy się nawet tego (przypominam, że nie udało się zbudować ANI JEDNEGO reaktora tego typu, pomimo, że dwa już powinny działać). 

Dobrze, to porównajmy tą cenę do czegoś. Do rynkowej ceny prądu już porównaliśmy... I to wysokiej ceny. To może do tych strasznie kosztownych wiatraków? Patrzymy na feed-in tariff w Niemczech (czyli od strony prawnej i ekonomicznej to samo rozwiązanie) i widzimy dla wiatraków na lądzie kwoty od 0,05 do 0,095 E za KWh, czyli 50 do 95 euro za MWh. Cholera. Dolna stawka jest niższa niż hurtowa cena prądu w UK, a nawet górna jest poniżej tego atomu.  I to wszystko tylko na 8 do 15 lat... czyli łączna kwota wypłacana jako gwarantowana taryfa to od 10 do 35% tego, co dla brytyjskiej elektrowni atomowej. 

To może ta obłędnie wysoko dotowana fotowoltaika w Niemczech? Już lepiej. obecnie stawki, zależnie od wielkości instalacji wynoszą od 95 E/MWh do 120 E/MWh. Ta ostatnia to są małe instalacje na dachach. Wreszcie coś, prąd z fotowoltaiki jest droższy niż z atomu. No, nie całkiem. Gwarantowana cena obowiązuje przez 20 lat a nie 35, ale przynajmniej jest to ta sama klasa cenowa. 

Powyżej jak przypuszczam w miarę wykazałem, że energia atomowa w UK będzie droższa niż prąd z OZE w Niemczech. A jak to się ma do Polski?

Otóż, nie ma siły, energia atomowa w Polsce będzie co najmniej o połowę droższa niż w UK. Po pierwsze: elektrownia będzie budowana od zera, a nie jako nowy blok. To od razu załatwia dodatkowe koszty połączeń z siecią, a nawet tak drobne, jak drogi i budynki administracji. 

Po drugie i chyba najważniejsze. Po akcji autostrady i drugiej, czyli gaz łupkowy, RP jest tak kompletnie skompromitowana w oczach przedsiębiorstw od infrastruktury i energii, że do jakiejkolwiek oferty w Polsce zostanie dołożona gigantyczna premia za ryzyko, porównywalna z subsaharyjską Afryką.  Parę lat rządów innych niż obecne może to zmienić, ale w tym celu PiS musi wygrać dwie kadencje wyborów parlamentarnych z rzędu i poprzez władze wykonawczą sensownie zmienić administrację, odzyskując zaufanie. To jest, licząc od wyborów w 2015, co najmniej 5 lat. Czyli jakikolwiek proces inwestycyjny bez gigantycznego przepłacania może się zacząć w 2020 roku. Dodawszy do tego, optymistycznie licząc 10 lat budowy, mamy 2030. To jest od dziś 16 lat, wydane co najmniej 10 mld euro i brak prądu w międzyczasie. Może ktoś widzi zalety takiego rozwiązania - ja nie. 

Alternatywą jest OZE. Skoro i tak ma się płacić ekstra za prąd, to może inaczej? Koszty jak widać są bardzo porównywalne. Jeśli brać pod uwagę sam wiatr, jest on tańszy od atomu, jeśli miks wiatru i fotowoltaiki - wychodzi w zbliżonej cenie przez pierwsze 15 lat (powiedzmy, tu trzeba dokładnie liczyć średnią, OZE dużo tańsze przez następne 20 lat, być może atom tańszy przez kolejne 25 lat (przed wyeksploatowaniem reaktora, po jego spłaceniu). Dlatego stawiam znak zapytania, ponieważ po spłaceniu także panele słoneczne i wiatraki będą prawdopodobnie pracować zupełnie dobrze. Maleńkie instalacje z początku lat 80-tych do dziś zwykle pracują z mocą rzędu 70-80% nominału, pomimo nieestetycznego wyglądu.  W energetyce wiatrowej dokonał się tak znaczny postęp, że te z początku lat 80-tych juz dawno są na złomie lub w muzeach, więc trudno powiedzieć coś konkretnego o trwałości, oprócz tego, ze w tych warunkach pracy (obrotach, obciążeniach, temperaturach) da sie osiągnąć trwałość rzędu dziesięcioleci przy właciwym projekcie i obsłudze. 

W takim razie przyjmijmy, dość konserwatywnie (znaczy korzystnie dla wielkiej energetyki, czyli atomu), że zarówno w elektrowni nuklearnej, jak tez wiatrowej i słonecznej wsparcie trwa przez 60% użytecznego funkcjonowania i wystarcza na spłatę kosztów budowy, a ostanie 40% życia instalacji to czysty zysk. Twierdzenie w miarę uzasadnione. W takim razie pozostaje konkurencja w postaci gwarantowanej ceny prądu i czasu budowy. Gwarantowana cena prądu - zbliżona w UK i Niemczech. W Polsce szacuję koszty budowy elektrowni atomowej na dwukrotnie wyższe, z kilku powodów:

1. Miejsce trzeba przygotować całkowicie od nowa, niespecjalnie są możliwości budowania elektrowni atomowej w pobliżu dużych dotychczasowych, są w to olbrzymiej części rejony szkód górniczych, itp., co przez ryzyko wstrząsów nie jest najlepsza lokalizacją dla reaktora atomowego. Poza tym nowa elektrownia by była potrzebna raczej na północy. 

2. Oznacza to tak czy inaczej budowę nowej infrastruktury przesyłowej.

3. Jak już wspomniałem, po międzynarodowej kompromitacji polskich władz jako poważnego partnera przy budowie  autostrad, każdy potencjalny oferent dołoży do ceny dodatkową premię za ryzyko, wiedząc, że z góry musi uwzględnić najczarniejszy scenariusz biznesowy. Ten efekt będzie trwał oczywiście do końca obecnego rządu i jeszcze jakiś czas, zanim zaufanie wróci.

4. Jak, wyżej, tylko kompromitacja związana z gazem łupkowym. Główną przyczyną wycofania się wszystkich poważnych firm górniczych  z Polski był kompletny chaos regulacyjny i podatkowy. Nie chodziło o żadną wysokość podatków, tylko o to, jakie w ogóle przepisy obowiązują. Słabe wyniki wierceń były drugim powodem. Z tym co jest by się dało wydobywać, ale bez tak wielkiego ryzyka prawnego i podatkowego.   

Budowa OZE też w Polsce jest i jakiś czas będzie droższa niż w Niemczech, ale ta różnica nie jest aż taka wielka, powiedzmy 20-50% i spowodowana tylko relatywnie małym rynkiem i stąd wyższymi kosztami marketingu i choćby dojazdów wykwalifikowanych ekip montażowych. Co ważniejsze, jak raz się podpisze kontrakt na budowę elektrowni atomowej, to się tą cenę zapłaci, a jak rozpocznie się rozbudowę OZE, to w miarę rozwoju rynku ceny będą spadać.    Zresztą ryzyko prawne i regulacyjne też istniejące, ale będzie postrzegane inaczej. Ze względu na znacznie mniejszą skale inwestycji, w naturalny sposób będzie dominować krajowy kapitał, który, co tu dużo mówić, jest w istotnej części przyzwyczajony do chaosu prawnego i racjonalnie to kalkuluje. Zaufania do państwa wystarczającego na wiarę w bezpieczeństwo inwestycji na 20 lat tak szybko się nie odbuduje, więc jeszcze długo koszty budowy OZE będą wyższe niż w Niemczech, ale niższe płace może to częściowo skompensują. 

Podsumowując tą część rozważań, załóżmy w Polsce koszty budowy elektrowni atomowej są 2 razy wyższe niż w UK, przy rozpoczęciu budowy przed 2020 i o połowę wyższe, jeśli będzie rozpoczęta po 2020 r.  Szacuję rok 2020 na czas odzyskania zaufania, ponieważ musi najpierw w 2015 nastąpić kompletna klęska wyborcza ekipy odpowiedzialnej za chaos, który jest, a w kolejnych wyborach obecna opozycja utrzymać się przy władzy. Przyspieszyć odzyskiwanie zaufania inwestorów można przez uczciwe (z naciskiem na uczciwe i w przyzwoitym procesie) wsadzenie za kraty części osób za to odpowiedzialnych. Można poprzedniego szefa GDDKiA, można któregoś z ministrów, czy obecnego premiera. Albo ich wszystkich. W każdym wypadku należy to zrobić, ponieważ przy jakichkolwiek projektach infrastrukturalnych sygnał dla firm, że dotychczasowe praktyki były przestępcze, jest wart grube miliardy.  

A jak grube? Obecne szacunki kosztów Hinkley Point C mówią o 16 mld funtów. Prawdopodobnie ta kwota jest mocno zaniżona, ale przyjmijmy ją. W Polsce w takim razie byłaby to, wedle powyższych założeń, równowartość 24 (przy odzyskanej wiarygodności) lub 32 (przy obecnej opinii o Polsce) mld funtów. 

Zauważcie, drodzy czytelnicy, ile warte jest dobrze działające państwo....  Jak już wspomniałem wsadzenie za kraty paru członków obecnego rządu będzie dość opłacalne - to jest różnica w ewentualnej cenie elektrowni atomowej, a pomimo, że jestem przekonany o bezsensowności tej inwestycji, jeśli ma być realizowana, to jednak członków obecnego rządu wolałbym tam widzieć w brygadach więziennych niż w rolach decyzyjnych.

Mamy więc koszt budowy elektrowni atomowej.  W razie finansowania rządowego 24 lub 32 mld funtów (oczywiście to jest caly czas przybliżenie), czyli 28,7 lub 38,17 mld euro.  Ewentualnie przy finansowaniu przez przyszłego operatora elektrowni mamy gwarantowaną cenę prądu w wysokości 163 lub 220 euro za MWh przez 35 lat (założenia takie same, koszt w Polsce wyższy odpowiednio o 50 lub 100% niż w UK) . Ta cena prądu już jest absolutnie absurdalna. Ostatnia kwota jest w końcu wyższa niż obecna cena detaliczna.  Powyższe wyliczenia są cały czas w oparciu o dane z tejże elektrowni w UK, o planowanej mocy 3200 MW. Daje to koszt budowy w okolicach 10 E za wat mocy.

A ceny dla OZE? 

Możemy w pewnym przybliżeniu przyjąć, że nowoczesne (czytaj: tanie w produkcji i eksploatacji) elektrownie wiatrowe na lądzie to koszt ok 1- 1,5 E za wat mocy. Dla energetyki słonecznej obecne koszty w Niemczech to ok 2-2,5 E za wat mocy (możliwe, że obecnie mniej).

Oczywiście OZE pracują kiedy mogą, a nie kiedy tak koniecznie są potrzebne, więc z jednej strony należy liczyć także koszty backupu, a z drugiej procent wykorzystania mocy. Wynosi on powiedzmy, dla wiatrowych ok. 30%, dla słonecznych ok 15%.  Ale wbrew pozorom, tan sam problem, tylko w drugą stronę istnieje dla elektrowni atomowych. Dla OZE jest on intuicyjnie zrozumiały - wieje, to się kręci, słońce świeci, to PV produkuje prąd. 

Dla elektrowni atomowej sprawa też jest prosta, ale trochę inna. Otóż - elektrownia atomowa działa tak, że ciepło rozkładu pierwiastków promieniotwórczych ogrzewa stosowne medium (najczęściej wodę, zwykłą lub ciężką pod ciśnieniem) która wędruje do wymiennika ciepła. Wymiennik ciepła w tym wypadku to w olbrzymim uproszczeniu (fachowców proszę o nie czepianie się, tłumaczę to dla jak najszerszej publiki) kocioł, wewnątrz którego przebiega rura, tą rurą biegnie para z reaktora, która podgrzewa, ale nie miesza się z wodą w kotle. Woda w kotle wrze, wytwarzając parę, która napędza turbiny parowe. W elektrowni węglowej, ogień podgrzewa wodę w kotle i to jest właściwie koniec różnic. To pozwala opisać najważniejszy problem. Ten wymiennik ciepła jest jednym z centralnych elementów elektrowni atomowej i konieczność jego remontów zamyka całą szopkę, a awaria=  kolejny Czernobyl. Teraz: zmiany temperatury, poprzez zmiany wymiarów wskutek rozszerzalności cieplnej bardzo źle wpływają na trwałość tego typu elementów. Po prostu kolejne cykle rozciągania i kurczenia znakomicie przyspieszają (a właściwie głównie powodują) zmęczenie materiału. 

Podsumowując - w rutynowej i rozsądnej eksploatacji elektrownia atomowa jest niesterowalna, dokładnie tak samo jak energetyka wiatrowa i słoneczna.  Kocioł w elektrowni węglowej ma oczywiście te same problemy, ale jest elementem znacznie tańszym i z racji kontaktu z gorącymi spalinami o przewidywanym znacznie krótszym czasie życia. Stąd sterowanie mocą elektrowni węglowych to nie jest taki wielki problem, choć to zależy od ich konstrukcji i  w wypadku starych projektów, dominujących w Polsce, pewnym problemem to jest. Chcę jednak to dokładnie podkreślić: problem współpracy obecnej polskiej energetyki z elektrownią atomową versus energetyką wiatrowo - słoneczną jest praktycznie taki sam, a co najważniejsze, od strony stabilności sieci, jedno z drugim się praktycznie wyklucza.  

Wróćmy do naszych wyliczeń. Mam nadzieję, że pomysł quasi komercyjnej budowy elektrowni atomowej mamy omówiony - jest to po prostu nierealne. Pozostaje bezpośrednie finansowanie budżetowe, lub przez jakieś pośrednie fundusze, faktycznie gigantyczne dotowanie.   To policzmy na ile te dotacje wystarczą, zakładając też zawyżone koszty budowy w Polsce. Powiedzmy, że 2 euro/ wat mocy, przy rozsądnym w polskim klimacie połączeniu 2/3 wiatr, 1/3 słońce. Jest to kilkadziesiąt procent drożej niż w Niemczech, co wydaje się rozsądnym założeniem. Przy okazji zyski zostają w kraju, co IMO samo w sobie jest spora wartością, jeszcze większą, jeśli są to lokalne, komunalne przedsiębiorstwa energetyczne. 

Ale wracajmy do liczb. Możemy za te same pieniądze zainstalować w przybliżeniu 5 razy więcej mocy. Absolutnie to nie oznacza pięciokrotnie większej ilości prądu. Wręcz przeciwnie. Elektrownia atomowa z podanych wyżej powodów, pracuje tak długo jak się da z pełną mocą, elektrownia słoneczna zasadniczo tylko jak świeci słońce (zasadniczo, bo solarno - termiczna może pracować na żądanie, w nocy też), elektrownia wiatrowa zależnie od wiatru. Ale w podanym wyżej miksie dawałoby to średnio 125% energii w tym samym czasie dostarczanej przez elektrownię atomową, za te same pieniądze. Jeśli patrzymy na wartość pieniądza w czasie (co w końcu ma znaczenie przy wszelkich kredytach), to jeszcze bardziej, bo proces inwestycyjny elektrowni słonecznej to w dobrych warunkach prawnych tydzień, a wiatrowej rok, podczas, gdy samo uruchomienie już zbudowanej elektrowni atomowej to jest 2-3 lata (przynajmniej według ASME, w Europie obowiązuje EN, której nie znam, choć zwykle europejskie normy wymuszają wyższą jakość pracy i mniejszy zapas na usterki materiałów i robocizny, oraz mniej testowania, czyli w Europie może być krócej).

Z kompletu tych dygresji wychodzi jako jedyne rozsądne rozwiązanie dla polskiej energetyki - trzymać się węgla, ale modernizować w stronę jak największej możliwości regulacji mocy (jak będzie modernizacja, to lepsza sprawność wyjdzie przy okazji) a co najmniej gaz i importowany węgiel w energetyce zastępować OZE. Jako  bilansowanie mocy początkowo wystarczą możliwości regulacyjne elektrowni węglowych (poprawiające się z czasem w miarę modernizacji), docelowo, dla taniej i krajowej energetyki, oparcie bilansowania i regulacji mocy na elektrowniach wodnych. Tak, wiem, jest ich znikoma ilość, nie ma gdzie budować nowych. Ale jest gdzie budować małe elektrownie wodne, oraz każdą z już istniejących oraz nowo budowanych można wyposażać (jeśli jeszcze nie mają) w turbiny działające także jako pompy, czyli nie tylko z możliwością produkcji prądu kiedy jest potrzebny, ale także odbierania go z sieci, kiedy jest nadmiar. Ale to dygresja i pieśń przyszłości (mam nadzieję). 

Na dziś koncentrujemy się na kwestii atom versus OZE. Jednym z podstawowych argumentów przeciwko OZE jest nieprzewidywalność. Tylko, że jest to półprawda. OZE jest przewidywalne mniej więcej tak samo, jak prognoza pogody - obecnie w Polsce zupełnie sensowna na 3 dni naprzód. Na tyle da się z dość dobrym przybliżeniem przewidzieć siłę wiatru i poziom nasłonecznienia.  To w zupełności wystarczy, aby planować pracę huty aluminium, itp., o łatwo załączanych energochłonnych procesach nie mówiąc. Oczywiście taka huta znacznie łatwiej planuje prace wiedząc, że energochłonna część procesu odbywa się zawsze w nocy i każdej nocy - ale to jest jeden z niewielu realnie negatywnych skutków gospodarczych dobrze przemyślanego przestawienia na OZE.  

Czyli mamy wybór- OZE:

1. korzystające z krajowych źródeł energii (bo jak inaczej określić słońce i wiatr?), 

2. nieco tańsze 

3. zdecydowanie szybsze w budowie

4. przynajmniej w istotnej części korzystające z krajowej siły roboczej i lokalnych przedsiębiorstw

5. pozwalające na akumulowanie doświadczenia i rozwijanie całej gałęzi przemysłu w miarę rozbudowy (czy z tego kraj skorzysta to inna sprawa- patrz autostraty)

Oraz atom:

1. korzystający z importowanego uranu. Nawet jeśli ktoś odkurzy kopalnie Wałbrzycha, to i tak Polska ma zakaz wzbogacania (według traktatu o nierozprzestrzenianiu)

2. Droższe niż OZE, a prawdopodobnie dużo droższe

3. Budowa trwa wiele lat.

4. Technologia w całości importowana, zwiększająca uzależnienie gospodarki od obcych koncernów i/lub mocarstw.

5. I na koniec, argument, który ja uważam za najważniejszy- przez niesterowalność elektrowni atomowej jest on bardzo niekompatybilna z OZE, co utrudni w przyszłości przestawienie gospodarki i jeszcze pogłębi zacofanie gospodarcze Polski. W skrócie- jak zwykle się stręczy kolonialnemu państewku przestarzałą technologię, żeby koncerny z cywilizowanych państw sobie na czymś odbiły koszty rozwoju nowych... 

Tak czy inaczej, uważam pomysł budowania elektrowni atomowej w Polsce za kompletny idiotyzm i jeśli ktoś ma jakiekolwiek argumenty za inną tezą, chętnie popolemizuję. Ale proszę wcześniej o przeczytanie powyższego tekstu ze zrozumieniem.