Jaderná energetika

 

Vladimír Wagner

 

Česká republika má díky svým geografickým, podnebným i geologickým podmínkám poměrně omezenou možnost využití některých zdrojů energie při produkci elektřiny. Možnosti vodní energie nejsou u nás velké, také větrná mapa neposkytuje příliš prostoru pro rozvoj využívání větru. Také naše poloha a klimatické podmínky nejsou ideální pro využití solární energie. Krajina by měla poskytovat dostatek potravin a plnit tak i své ekologické funkce, takže využití biomasy pro produkci elektřiny nelze také přehánět. Naše země má poměrně omezenou základnu energetických surovin. Zásoby zemního plynu jsou zanedbatelné a v této oblastí se musíme spolehnout na dovoz. Intenzivně se využívají zásoby uhlí, které v současné zajišťují zhruba 60 % české produkce elektřiny. Ty se však postupně vyčerpávají a je tak nutné od uhlí přecházet postupně k jiným zdrojům.

Jednou z možností, kterou lze uhlí ve výrobě elektřiny nahradit, je jaderná energie. V současné době v Česku pracují dvě jaderné elektrárny - Dukovany a Temelín. Jejich celkový výkon je po rekonstrukci bloků v Dukovanech okolo 4000 MW a zajišťují o něco více než 30 % celkové roční produkce elektřiny. Základní charakteristikou tohoto typu zdroje, alespoň v současné době, je jeho využití jako velkého zdroje v základním zatížení. Jako každý energetický zdroj, má i jaderná energie své výhody i omezení.

 

Výhody jaderných zdrojů

 

Jednou z velkých výhod je, že se jedná o intenzivní spolehlivý zdroje, jehož provoz je jen slabě ovlivňován vnějšími podmínkami. Právě proto se používá, jak už bylo zmíněno, dominantně v základním zatížení, i když i u něj je regulace výkonu možná. Další výhodou je to, že objem spotřebovaného paliva je velmi malý. Jaderný blok o výkonu 1000 MW potřebuje ročně pouze zhruba 32 tun paliva. Dá se tedy přepravovat bez problémů a s malými náklady na libovolné vzdálenosti. V principu by se palivo potřebné pro celou dobu životnosti dalo uskladnit v areálu elektrárny už při zahájení provozu. Jedinou překážkou může být případné stárnutí uskladněných palivových článků. V každém případě lze však udržovat zásoby na několik let. Také objem odpadu, vyhořelého paliva, je tak malý.

Velkou výhodou je, že provozní náklady tohoto zdroje jsou relativně velmi malé. Po splacení investičních nákladů je cena elektřiny z něj velmi nízká. U současných provozovaných jaderných elektráren se počítalo s životností okolo 25 let. Ukázalo se však, že mohou být bezpečně provozovány mnohem déle a díky tomu dnes patří k těm nejlevnějším zdrojům elektřiny. Nespornou výhodou je malá plocha zabraná elektrárnou na jednotku dodávané elektrické energie, jde o velmi koncentrovaný zdroj. Při normálním provozu se jedná o velmi ekologický zdroj. Problémy s ekologickými dopady mohou nastat pouze v případě havárie.

 

Nevýhody jaderných zdrojů

 

Hlavní nevýhoda jaderných zdrojů plyne z jejich velikosti. Výstavbu tak může uskutečnit jen velký investor a musí mít jistotu, že bude možno elektrárnu provozovat dostatečně dlouho, aby se mu investice do ní i s jistým ziskem vrátila. To představuje v současném velmi nestabilním ekonomickém a politickém prostředí značný problém. Jaderná energetika je velmi vyspělou technologií, která potřebuje vysokou úroveň technologické vzdělanosti a organizace společnosti. Možnost využívání jaderné energetiky je ovlivněna mírou její akceptace veřejností, která se může i velmi dramaticky měnit. Ta je spojena se dvěma aspekty. První souvisí s vyhořelým jaderným palivem, jehož objem je sice velmi malý, ale obsahuje dlouhodobé silně radioaktivní izotopy. Pokud nebude v budoucnosti přepracováno a využito v pokročilejších jaderných systémech, musí se uložit v trvalém podzemním úložišti. Druhou silně vnímanou skutečností je, že v případě havárie mohou být následky velmi velké. Pokud však chceme posuzovat reálná rizika, je třeba vycházet z racionálního srovnání. I po havárii v Černobylu a Fukušimě patří produkce elektrické energie v jaderných elektrárnách i s celým cyklem jejich výstavby a těžby surovin ke zdrojům, které mají nejmenší počet obětí na jednotku produkované energie. Za celou dobu využívání jaderné energie pro výrobu elektřiny se staly pouze tři velké havárie. První havárie v Jaderné elektrárně Three Mile Island nepřinesla žádné oběti ani dopady na životní prostředí. Havárie v Černobylu měla následky nesrovnatelně větší. Přímých obětí bylo zhruba sedmdesát (pokud k nim připočteme i oběti rakoviny štítné žlázy, kterou lze přímo svázat s vlivem radioaktivního jódu), nepřímé oběti radiace způsobené zvýšeným počtem výskytu rakovin se odhadují na několik tisíc. I tak jsou však dopady menší než u řady jiných průmyslových havárií (ať už se jedná o protržení přehrad nebo havárií v chemických podnicích) nebo ekologických dopadů průmyslového znečištění. Nesrovnatelně vyšší pak bývají následky přírodních katastrof. Je třeba také připomenout, že typ reaktoru používaný v Černobylu byl velice specifický. Havárie ve Fukušimě I byla způsobena jedním z největších zemětřesení a následném cunami v historii naší civilizace. V důsledku této havárie nikdo nezahynul a její dopady jsou jen malou částí celkových následků přírodní katastrofy. Při posuzování rizik jednotlivých zdrojů energie je třeba vycházet z jejich celkového srovnání a jak už bylo zmíněno, jaderná energetika v tomto srovnání vychází velice dobře. Navíc by se nové typy jaderných reaktorů měly s podobným problémy, které nastaly ve Fukušimě I, vyrovnat. A na základě zkušeností, které se z této havárie získaly, se provádí i potřebná opatření u starších bloků.

 

Jaderná energetika v Česku

 

Pro Českou republiku je jaderná energie jednou z mála možností, které mohou v současné době masivněji nahradit při výrobě elektrické energie uhlí. Druhou možností je plyn. U plynových elektráren je však hlavní část nákladů při výrobě dána cenou paliva a to se musí v našem případě nakupovat v zahraničí. U jaderných elektráren jsou náklady na palivo relativně velmi nízké a navíc můžeme využít domácí zásoby uranu. Je však pravdou, že příprava paliva obohacováním uranu je velmi náročnou záležitostí a vždy k tomu budeme využívat zahraniční kapacity. Ty jsou však diverzifikované a, jak bylo zmíněno, je možné vytvářet strategické zásoby na řadu let.

Výhodou České republiky je dlouhodobá tradice využívání jaderné energie i výroby komponent jaderných elektráren i výzkumu v tomto oboru. Jaderné elektrárny Dukovany a Temelín patří k těm nejspolehlivějším a nejlevnějším zdrojům elektřiny u nás. Je vybudován systém dozoru nad bezpečností těchto zařízení i systém získávání prostředků pro řešení problémů s jaderným odpadem a stavbu konečného úložiště. S tím souvisí i odborné zázemí a možnost výroby i exportu vyspělé techniky v tomto oboru. Na rozdíl od plynu tak většina nákladů na produkovanou elektřinu není spojena s nutností importu ze zahraničí. I to jsou důvody, proč by Česká republika neměla od této technologie odcházet a i v budoucnu ji rozvíjet. Výhodou České republiky v této oblasti je, že se nachází v seismicky velmi klidné a stabilní oblasti.

Výstavba jaderné elektrárny i její příprava je dlouhodobou záležitostí, která potřebuje určitě více než pět let. V současné době lze u nás v horizontu následujících dvou desetiletí reálně počítat s možností dostavby dvou bloků v Jaderné elektrárně Temelín a případně ještě jednoho v Jaderné elektrárně Dukovany. Práce související s možností stavby nových bloku v Temelíně už byly zahájeny. V tomto případě je situace jednodušší tím, že čtyři bloky v této elektrárně byly v původním plánu a místo je pro ně připraveno. Pro případnou dostavbu se počítá s tlakovodními reaktory. Ty se používají na všech českých i slovenských elektrárnách a patří i k nejčastějšímu typu ve světě využívaných reaktorů. Zároveň bylo rozhodnuto, že se musí jednat o nejmodernější typ III+ generace těchto reaktorů. Tato volba je dána hlavně z důvodů co nejvyšší bezpečnosti.

 

Přínosy výstavby nových bloků

 

Typy, mezi kterými se rozhoduje, je evropsky reaktor EPR firmy AREVA s elektrickým výkonem až 1760 MW, reaktor AP1000  firmy Westinghouse a ruský reaktor MIR1200. Oba posledně jmenované mají výkon necelých 1200 MW. Všechny tři reaktory splňují velmi vysoké nároky na bezpečnost. Při dochlazování reaktorů se v maximální míře využívají pasivní  prvky a umožňují zajistit dochlazování i při několikadenním výpadku všech zdrojů elektřiny. Důležitost tohoto prvku je vidět na průběhu havárie ve Fukušimě I. Zároveň mají jejich bezpečnostní systémy takové kapacity, že by měly zabránit za všech představitelných okolností negativním dopadům na životní prostředí v okolí elektrárny.

Pokud by se dostavěly dva nové bloky v Temelíně, znamenalo by to v případě reaktorů EPR výkon až 3500 MW a u zbývajících dvou typů pak téměř 2400 MW. Jestliže dnes 4000 MW výkonu v Temelíně a Dukovanech zajišťuje zhruba 30 % české produkce elektřiny, s novými bloky by jádro mohlo pokrýt dalších 18 % až 26 %. O to by se dala snížit produkce v uhelných elektrárnách s příslušnými úsporami v těžbě uhlí a pozitivním dopadem na ekologii.

Je třeba zdůraznit, že v současné době a pravděpodobně i v budoucnu bude v okolí České republiky nedostatek elektřiny a hlavně budou chybět její stabilní a spolehlivé zdroje. Nové jaderné bloky by tak mohly významně pomoci při zajištění naší energetické bezpečnosti.

 

Rizika výstavby nových bloků

 

Hlavní rizika, která jsou s výstavbou spojena, se nachází v politické oblasti. V našem okolí máme dva sousedy, kteří se rozhodli jít cestou zákazu jaderné energetiky. Přičemž politická a ekonomická váha Německa je velmi velká. I vzhledem k velmi vyhraněným postojům řady aktivistických organizací s velmi silnou politickou vahou v této zemi jsou oprávněné obavy z tlaku Německa ve směru odstoupení od jaderné energetiky i v Česku. V tomto směru je jistou ochranou poměrně pozitivní postoj k jaderné energetice u české veřejnosti. Je třeba zdůraznit, že jadernou energetiku nemůže rozvíjet Česká republika sama a pokud by se Evropa jako celek rozhodla pro její zákaz, musela by se podřídit. Ovšem například jen z důvodu velmi silného využití jádra ve Francii taková varianta pravděpodobně nehrozí.

Často jsou zmiňována ekonomická rizika. U stavby jaderné elektrárny se jedná o velkou investici, která by měla být zhruba 250 miliard korun. Přesná cena závisí i na použitém typu reaktorů a u bloků EPR, které mají značně větší výkon, by byla pochopitelně vyšší. Uvedená částka se může zdát velmi vysokou. Než však začneme uvažovat, zda na to firma ČEZ nebo Česká republika bude mít finance, je třeba si uvědomit, že roční zisk firmy ČEZ je zhruba 50 miliard korun. Přímé roční dotace do výkupní ceny obnovitelných zdrojů (hlavně fotovoltaiky), ke kterým se stát na dvacet let zavázal, překračují 30 miliard korun. Nové bloky Temelína budou dodávat násobně více elektřiny než zmíněné dotované obnovitelné zdroje a jeho životnost by měla být šedesát let. Pokud tedy bude mít investor zaručeno, že z politických důvodů nebude muset elektrárnu předčasně zavřít, jako se tomu stalo třeba v Rakousku nebo Německu, nebude mít s největší pravděpodobností problém se zajištěním financí.

Dalším uváděným rizikem je snižující se cena silové elektřiny na regionální burze. Pro vysvětlení je třeba vysvětlit, jak se tvoří cena pro spotřebitele a cena silové elektřiny na burze. Cena pro spotřebitele je převážně složena ze tří částí. Ceny silové elektřiny, ceny dotací na obnovitelné zdroje a ceny za přenos elektřiny i zajištění provozu sítě. A v posledních letech právě s růstem podílu přímo dotovaných zdrojů (hlavně fotovoltaiky) intenzivně roste druhá část a s růstem podílu silně fluktuujících zdrojů (fotovoltaiky a větru) roste i třetí část. Cena silové elektřiny se pak odvíjí od současné ceny nejlevnějších nedotovaných zdrojů. A to tak, že poptávku elektřiny nejdříve pokrývají dotované zdroje s povinným výkupem. U nich cena na burze nerozhoduje, protože mají zaručenou dotovanou cenu. Zbývající část se pokrývá zdroji s nejnižší cenou. První jdou jaderné zdroje, které mají minimální provozní náklady a pak nejlevnější uhelné zdroje a teprve po postupně zdražujících uhelných zdrojích plynové zdroje, které jsou většinou dražší. Cena na burze je pak dána nejdražším zdrojem, který najde uplatnění. Cena silová elektřiny v našem regionu je dominantně dána situací v Německu. Ta je charakterizována zvyšujícím se objemem přímých dotací a objemem dodávek z dotovaných zdrojů. Dalším vlivem je stále velkým podílem už z velké části zaplacených jaderných elektráren, které nabízejí velmi nízkou cenu. A významný je i podíl uhelných zdrojů využívající místní zdroje uhlí. To vše tlačí ceny silové elektřiny dolů. V takto deformovaném tržním prostředí, kde je dominantním vlivem míra dotací a ne reálná cena produkce elektřiny, se tak přestává vyplácet investice do libovolného nedotovaného zdroje. O dotace tak v Německu žádají i investoři do plynových a nových uhelných zdrojů, které jsou nutné jako zálohy větrných a slunečních elektráren, ale tím, že se moc často nedostanou na burze elektřiny k lizu, se investice do nich nevyplatí. Je jasné, že Německo postupně uzavře jaderné elektrárny a těžko unese stále rostoucí míru přímých dotací i dotací do provozu sítě spojených s obnovitelnými zdroji. Už z toho titulu, že to neúměrně zvyšuje cenu elektřiny pro koncového zákazníka. Ale při investici do tak velkého projektu jako je jaderná elektrárna na to může investor těžko spoléhat. I to je důvodem proč investoři preferují investice do přímo dotovaných zdrojů se zaručeným výkupem a cenou.

Jistým rizikem je i to, že typy reaktorů, které jsou přihlášeny do tendru, nejsou zatím v provozu. U všech tří typů se několik reaktorů ve světě staví a jejich spuštění by mělo proběhnout v několika málo následujících letech. Je tak možné, že v době rozhodování už se budou dokončovat a spouštět, ale zkušenosti s jejich provozem v té době nebudou. Na druhé straně všechny tři firmy postavily řadu jaderných elektráren a ve světě běží řada reaktorů, na základě kterých byly nové typy vyvinuty. V každém případě bude třeba velice pečlivě pohlídat smlouvy tak, aby se zabránilo nepřiměřenému nárůstu ceny během výstavby. Na druhé straně ve všech případech budou jako subdodavatelé zapojeny české firmy, takže průběh výstavby i výsledek bude záviset i  na nich.

 

Závěr

 

Česká republika má kvůli svým geologickým, geografickým a podnebným podmínkám dost omezené možnosti pro náhradu uhlí, které je zatím dominantní části českého mixu pro výrobu elektřiny. Jednou z nich je právě jaderná energie. V tomto oboru má Česká republika tradice a dalším i širším využívání jádra by mohla snížit svůj podíl na fosilních zdrojích, hlavně uhlí, které u nás postupně ubývá. V horizontu dvaceti let je realistické prodloužit životnost Dukovan, postavit dva nové bloky v Temelíně a případně nový blok v Dukovanech. Velmi vhodné by bylo úspěšné vyřešení využití odpadního tepla, které se v jaderných blocích produkuje při výrobě elektřiny. Z dlouhodobějšího hlediska má smysl najít a připravit lokalitu pro případnou další elektrárnu, o jejíž případné výstavbě se však ale bude rozhodovat na základě budoucího vývoje v elektroenergetice u nás i ve světě. Nejdůležitější je však pro budoucí rozvoj jaderné energetiky ve vzdálenějším horizontu podíl na mezinárodním výzkumu v této oblasti, hlavně prostřednictvím zapojení do vývoje reaktorů IV. generace.

  Rozvoj jaderné energetiky a v současnosti připravovaná výstavba nových bloků Jaderné elektrárny Temelín má svá rizika. Předchozí text se hodně soustředil právě na jejich výčet a rozbor. Právě proto, že úspěšné dokončení nových bloků je podmíněno jejich překonáním.  Pokud se to podaří, mělo by to pozitivní dopady jak na stabilitu elektrické sítě u nás i u naších sousedů tak i na ekologickou, ekonomickou i sociální situaci tohoto regionu.

 

 

V Řeži 1. 7. 2012


Zpet