Jaké jsou možnosti pro hlavní zdroje energie u nás?

 

Vladimír Wagner

 

 

V nedávné době se začala opět intenzivněji rozvíjet diskuze o budoucí energetické koncepci státu. Z tohoto hlediska jsou velice zajímavé dvě studie, které tohoto tématu týkají. První studie byla vypracována firmou Enviros pro ministerstvo životního prostředí a měla ukázat a doporučit scénáře na snížení produkce oxidu uhličitého při výrobě energie. Druhou je studie vypracovávaná komisí Václava Pačese, která by měla ukázat možné scénáře rozvoje energetiky u nás a podklady pro formování energetické politiky státu. První ze studií je již hotova. U druhé jsou známy průběžné výsledky, prezentované koncem minulého týdne. I když konečná detailní verze zprávy komise Václava Pačese bude známa až na podzim a v současnosti je známo jen stručné bodové shrnutí a komentáře členů komise, je zajímavé srovnat vyznění a doporučení obou těchto studií už teď.

 

Porovnání výsledků obou studií.

 

Obě studie zdůrazňují důležitost úspor energií a zvyšování podpory těchto úspor. Obě studie zdůrazňují také účelnost a oprávněnost využití obnovitelných zdrojů energie (voda, vítr, slunce, biomasa) a jejich podpory v oblastech, kde jsou k tomu podmínky. Obě však říkají, že v naší zemi tyto zdroje mohou být pouze doplňkovými, Kromě spalování biomasy nemohou výrazněji naše energetické požadavky řešit. Studie pro Ministerstvo životního prostředí (MŽP) explicitně říká, že využití sluneční energie pomocí fotoelektrických článků je vůbec nejdražší variantou omezování produkce oxidu uhličitého. Komise Václava Pačese i studie pro MŽP se shodují i v tom, že spotřeba energie bude růst nebo přinejlepším stagnovat, že stávající jaderné elektrárny je nutné provozovat a předpokládají prodloužení jejich životnosti. Zároveň se shodují, že základ energetického mixu lze vybrat jen ze čtyř možností, kterými jsou uhlí, plyn, jádro a případně i spalování biomasy. U strany zelených, jejíž ministr vede MŽP, jde o výrazné přehodnocení předchozích postojů.

Teď se dostáváme k tomu, v čem se studie odlišují. Již na začátku je třeba říci, že tyto odlišnosti jsou dány tím, jakým způsobem byly studie zadány. MŽP už v zadání firmu Enviros velice silně limitovalo. Zakázalo uvažování o stavbě jaderných zdrojů a prolomení limitu pro těžbu uhlí. Navíc bylo stanovenou prioritou snížení produkce oxidu uhličitého a to i formou velice drahých emisních povolenek. To vlastně z možných velkých zdrojů nechalo pouze plyn a spalování biomasy. Tím byl v podstatě výsledek studie firmě Enviros do značné míry dopředu stanoven. I tak se však v této studii konstatuje, že jaderná energetika neprodukuje oxid uhličitý a i ekonomicky by byla velmi vhodnou cestou ke snížení produkce oxidu uhličitého. A v tom je opět dobrá shoda s výstupy komise Václava Pačese, která považuje jadernou energetiku za dobrou variantu. Tato komise měla daleko volnější prostor pro své uvažování a proto je logické, že nabízí několik možných scénářů energetické koncepce. Každý má své výhody a rizika a jednou z extrémnějších variant je i přechod naší energetiky na plyn a částečně i spalování biomasy, který jediný zůstal vlivem zadávacím podmínkám MŽP firmě Enviros.  Důležitým aspektem, na který upozorňuje komise Václava Pačese, je i problém z lokálními zdroji tepla a zajištění surovin pro tyto zdroje. Důležitost ekologických dopadů řešení těchto lokálních zdrojů a řešení vytápění domácností zdůrazňuje i studie pro MŽP. Na ekologické a hlavně sociální dopady, které nastávají vlivem konkurence  v případě, že bude výroba elektřiny i tepla pro domácnosti používat stejné suroviny, jsem už při posuzování návrhu studie pro MŽP na Neviditelném psovi psal.

Jak je vidět, nastává mezi závěry obou studií poměrně velice dobrá shoda a reálná situace nedává při seriozním přístupu při výběru realizovatelné energetické koncepce příliš velký prostor. Závěry i případných dalších komisí se tak nejspíše budou zase docela dobře shodovat. Není tedy na škodu si s využitím internetových zdrojů srovnat možnosti zmiňovaných velkých zdrojů a jejich možnou roli v budoucí energetické koncepci.

 

Pár čísel pro porovnání možných velkých zdrojů.

 

Pro volbu zdrojů energie je třeba posoudit ekonomické, ekologické, sociální i politické (bezpečnostní) aspekty jednotlivých velkých zdrojů i jejich mixu. Podívejme se proto na některé konkrétní údaje pro různé typy elektráren, které nám pomohou takové srovnání udělat. Tato čísla, či podobná, lze nalézt na různých místech na internetu, ale považuji za užitečné je připomenout. Zvláště u údajů o cenách jde pouze o velmi orientační čísla. Ceny surovin se zvláště v posledních letech velice rychle mění (převážně rostou) a i jejich oscilace jsou značně velké. Odhad ceny výstavby je také velmi přibližný. Uvažujme blok o elektrickém výkonu 1000 MWe, což je zhruba výkon jednoho bloku Temelína a jeho maximální celoroční využití.

V popisovaném případě se u jaderné elektrárny za rok spotřebuje zhruba 32 tun paliva. Jedná se o celkovou hmotnost palivových článků. Z toho je 26 tun obohaceného uranu, přičemž stupeň obohacení izotopem uranu 235 je u Temelína zhruba 4 %. V přírodním uranu je něco kolem 0,7 % tohoto izotopu, takže k výrobě zmíněných 26 tun uranu v palivových článcích je potřeba téměř 150 tun přírodního uranu. Cena přírodního uranu se mezi rokem 2001 až 2007 pohybovala (v průměru rychle rostla) mezi hodnotami 16 až 160 USD za kilogram. Minulý rok tak bylo třeba na výrobu roční dávky paliva zhruba 24 milionů USD. Je ovšem třeba dodat, že hlavní část ceny paliva v jaderné elektrárně je dána cenou obohacení a výroby palivových článků, takže desetinásobné zvýšení ceny surovin se v ceně paliva projevila v daleko menší míře. Pokud jde o cenu výstavby elektrárny, tak poloviční cena Temelína (jsou tam dva 1000 MW bloky) byla téměř 50 miliard Kč. Investice do nového moderního bloku by byla podle odhadu ČEZ 70 miliard Kč.

U uhelné elektrárny o stejném výkonu je roční spotřeba mezi 2 až 6 milióny tun uhlí, přesně to závisí na typu uhlí. Naše uhelné elektrárny spalují hlavně hnědé uhlí a tam je spotřeba mezi 4 až 6 milióny tun. Cena energetického uhlí se v této dekádě pohybovala mezi 40 až 70 USD za tunu. Zase v průměru rostly a uvedené jsou opravdu velice orientační, závisí silně na kvalitě uhlí a jejich zdroji. To znamená v současnosti zhruba 210 milionů USD za rok provozu 1000 MWe elektrárny (hnědé uhlí je lacinější, ale zase je ho potřeba více). Odhad na cenu stavby nových  moderních uhelných bloků je podle předpokladů ČEZ okolo 30 miliard Kč.

  U plynové elektrárny posuzovaného výkonu bychom potřebovali 2 až 3 miliardy m3 plynu. Ceny se v této dekádě do roku 2007 pohybovaly mezi 140 až 280 USD za 1000 m3. V průměru šlo zase zhruba o zdvojnásobení ceny jako u uhlí. To znamená v minulém roce zhruba 700 milionů USD na roční provoz elektrárny o 1000 MWe. Pokud vyjdeme například z ceny, kterou ČEZ plánuje na stavbu moderního paroplynového bloku, dostáváme pro zdroj 1000 MW okolo 20 miliard Kč

U elektrárny na topné oleje by bylo třeba 1,5 miliónů tun paliva. Ceny se v tomto desetiletí pohybovaly mezi hodnotami 300 až 500 USD za tunu. A tedy v minulém roce zhruba 750 milionů USD za rok provozu elektrárny.

Pro posouzení je ještě důležité porovnání produkce oxidu uhličitého při provozu. To je pro uhelnou elektrárnu 960 t/GWh, pro elektrárnu na topné oleje 730 t/GWh a pro plynovou 480 t/GWh.

 

Srovnání jednotlivých zdrojů energie

 

Pokusme se nyní využít uvedená data a srovnat jaderné, uhelné a plynové zdroje z různých hledisek. Při stanovování energetické politiky je třeba posuzovat ekonomické, ekologické i bezpečnostní aspekty. Navíc je třeba posuzovat i vazbu mezi výrobou energie a tepla a konkurenci v případě stejné surovinové základny mezi elektrárnami a domácnostmi. Z toho mohou vyplývat sociálními dopady na obyvatelstvo. Podívejme se na energetické zdroje z některých těchto hledisek.

 

Ekonomické srovnání

 

Nejnáročnější na výstavbu jsou jaderné zdroje. A to nejen z hlediska investic, ale i náročnosti schvalování i doby a náročnosti výstavby. Potřebné investice jsou nejméně dvojnásobné ale spíše trojnásobné i větší než u plynových a uhelných zdrojů. Na druhé straně ovšem jsou provozní náklady a hlavně cena suroviny sloužící jako palivo mnohem nižší. V případě uranu je i nyní cena o řád i více menší než v případě plynu a uhlí. To znamená, že, i když cena uranu vzrostla za posledních sedm let zdaleka nejvíce, přesto se zvyšování cen surovin projevilo v nákladech na cenu elektřiny u jaderných elektráren nejméně. Cena elektřiny z jaderných a uhelných elektráren tak je zhruba srovnatelná a záleží pak spíše na konkrétním zdroji a situaci. Plynové elektrárny jsou při výstavbě nejjednodušší a nejlevnější, ale právě díky ceně paliva je energie z nich mnohem dražší než u uhelných a jaderných. Cena elektřiny z uhelných elektráren se může radikálně změnit se zavedením emisních povolenek a bude záviset na jejich ceně. V tomto případě si však musíme uvědomit, že plynové elektrárny produkují jen dvakrát míň oxidu uhličitého, takže i cena elektřiny z plynových elektráren se zavedením emisních povolenek výrazně zvýší. Jestliže budou ceny surovin stále stoupat a zavedou se relativně drahé emisní povolenky, jak navrhují zelená hnutí, povede to k velice silnému nárůstu ekonomické výhodnosti jaderné energetiky. Energie z jaderných elektráren tak bude nejlevnější a to dost výrazným způsobem. Jaderná energetika musí už teď odevzdávat peníze na likvidaci jaderného odpadu a ze všech druhů velkých energetických zdrojů má nejpřísnější započtení různých dodatečných nákladů. Dá se tedy spíše očekávat, že případné zpřísnění započtení ekologických dopadů a nákladů by více postihlo energetiku uhelnou a cenu elektřiny z ní.

 

Produkce CO2 a další ekologické aspekty

 

Jak už bylo zmíněno, na rozdíl od jaderných, produkují uhelné a plynové elektrárny oxid uhličitý. Záměna uhelných elektráren plynovými sníží produkci oxidu jen na polovinu. Z ekologického hlediska v tomto případě může být problémem i konkurence mezi výrobou energie a tepla, jestliže je postavíme na stejné surovinové základně. Pokud například přejdeme při výrobě elektrické energie z uhlí na plyn, uvolníme uhlí pro lokální teplárny a domácnosti. Zároveň jim však zhoršíme přístup k plynu, jehož cena půjde nahoru. V zhledem k tomu, že odsíření i efektivita u malých zdrojů je horší, využití uhlí se z ekologického hlediska zhorší a přechod domácností a lokálních tepláren z plynu na uhlí povede ke zhoršení ovzduší ve městech a vesnicích. Stejně tak je ekologičtější spalovat biomasu v lokálních malých zdrojích, kdy ji nemusíme vozit na velké vzdálenosti. Výroba elektrické energie ve velkých elektrárnách na biomasu naopak zhoršuje ekologické vlastnosti jejího využití hlavně díky využívání ropy při její dopravě. Každé  návrhy přechodu od jednoho zdroje používaného k výrobě elektrické energie ke druhému je tak třeba velice opatrně zvažovat.

 

Bezpečnostní aspekty

 

Podívejme se, jak to vypadá s bezpečnostními aspekty. Podstatné v případě paliva pro jadernou energetiku je jeho velmi malý objem. Uran se těží v řadě států a je i několik různých firem, které provádí obohacování a přípravu paliva pro jaderné elektrárny. To, že v současnosti budeme zase odebírat palivo jen z Ruska, je dáno tím, že je to pro nás výhodné. V případě nutnosti je však možno přejít velice rychle na jiného dodavatele. Závody pro obohacování uranu i přepracování vyhořelého paliva jsou i v Evropské unii a dodávat jaderné palivo by nám mohly znovu i Spojené státy. Dodavatel uranu může být i velmi vzdálený. Doprava v případě jaderného paliva není totiž vzhledem k jeho objemu problém. Pokud cena uranu poroste i nadále, začne se stále více vyplácet těžit uran i u nás. V tomto případě nejsme úplně bez zásob. Objem paliva pro jadernou elektrárnu je natolik malý, že by v principu bylo možné nakoupit je a uskladnit jej dopředu pro celou dobu její životnosti už při výstavbě.

Jiná situace je ovšem v případě plynu. Zde jde o obrovské objemy a vytvářet strategické zásoby je velmi problematické. Reálně umožňují podzemní zásobníky vytvořit zásoby pouze na měsíce. Vystavět nové plynovody a získat dodavatele odjinud v případě plynu je velmi náročný a dlouhodobý úkol. Proto je politický potenciál využití naší závislosti na dodávkách jaderného paliva a plynu velice rozdílný a dodavatelé jsou si toho dobře vědomi.

V případě uhlí máme domácí zásoby, i když při zachování limitů na těžbu začnou problémy z jejich dodávkami v relativně nepříliš vzdálené budoucnosti. Možný nepříznivý dopad této skutečnosti na lokální zásobování teplem zmiňují závěry komise Václava Pačese. Na druhé straně můžeme jako Rakousko využít dodávky z Polska, které má značné zásoby černého uhlí.

 

Další výhody a nevýhody různých zdrojů

 

Jaderná energetika má velkou výhodu v tom, že se hodí pouze pro výrobu energie. Jaderné elektrárny nevytvářejí v požadavku na palivo konkurenci maloodběratelům nebo lokálním teplárnám. Jejich nevýhodou je, že se jedná o velké zdroje a čím větší jsou, tím jsou efektivnější. Jejich výkon se hůř reguluje a nejvýhodnější provoz je ve stálém režimu. Naopak, plynové elektrárny jsou efektivní i jako menší a jsou relativně velice flexibilní. Je otázkou, jestli by však při tak masivním nasazení, jak předpokládá studie MŽP, stačily současné plynovody zásobovat elektrárny i vytvořit dostatečnou zásobu plynu zvláště na zimu pro teplárenství i domácnosti.

 

Pokus o závěr

 

Jak je vidět, lze v principu postavit energetiku na jádru, uhlí i plynu. Různé kombinace těchto zdrojů jako základ naší energetické koncepce musí nakonec nabídnout každá objektivně vypracovaná studie. Každá z variant přináší své výhody i rizika. Podle mého názoru je však rozumné nevytvářet příliš jednostranný energetický mix. Z ekonomického a hlavně ekologického hlediska by v našich podmínkách měly být základní velké a trvale běžící zdroje pro výrobu elektrické energie jaderné. Ty by měly být doplněny menšími a flexibilnějšími zdroji uhelnými a plynovými. Určitě bych nedoporučoval úplný přechod od uhlí ke plynu. Zmenšení produkce oxidu uhličitého není až tak veliké, aby vyvážilo výhodu domácího zdroje surovin v případě uhlí. Dostatečné využití jaderných elektráren by umožnilo snížit produkci oxidu uhličitého a zároveň by ušetřilo plyn a biomasu pro lokální teplárny a domácnosti, kde jsou jejich ekologické výhody nejvyšší. Ušetřilo by se také uhlí pro případné využití v teplárenství a možná by to umožnilo i neprolomení těžebních limitů. Pochopitelně, jak to zmiňují obě studie popisované v úvodu, je třeba maximálně podpořit obnovitelné zdroje a úspory tam, kde je to efektivní a smysluplné. Co nejširší paleta zdrojů snižuje i rizika z případného kolapsu některého z článků a podporuje i stabilitu přenosové soustavy. Ještě bych doplnil, že je třeba maximálně podpořit výzkum energetických zdrojů, a to opět v co nejširší paletě. Třeba právě i vývoj nových, levnějších a efektivnějších slunečních fotoelektrických článků. V budoucnu se může ukázat i v dnešní době nepříliš perspektivně vyhlížející technologie jako velice výhodná.

Je paradoxem, že největšími kritiky jaderné energetiky, která je z možných základních zdrojů v současnosti jednou z nejekologičtějších, je právě strana zelených a různá ekologická hnutí. Problémem těchto organizací je, že velice často skončí u extrémních pozic, které jen velice těžko mění. Navíc je většina jejich členské základny spíše humanitně než přírodovědně zaměřená a reagují spíše na symboly a city než na objektivní fakta. A jádro je pro ně symbol zla. Ale o tom už jsem podrobněji psal v polemice se zelenými představami Jana Kalouse. Zdá se sice, že vedení strany zelených si je ekologických i ekonomických výhod jaderné energetiky vědomo. Je jim ovšem jasné, že silnější pozice ve straně mají v současnosti ideologičtí fundamentalisté. To může být důvod, proč se snaží zabránit ekologickému hodnocení jaderných elektráren a už předem je vyloučit z každého posuzování. Snaží se tak zablokováním jaderné energetiky udržet své pozice ve straně.

Nebezpečím takové situace může být, že se nevyužije v současnosti relativně příznivá situace pro stavbu jaderných elektráren u nás. Podle sociologických průzkumů je většina české veřejnosti stavbě jaderných elektráren nakloněna. Proti dostavbě dalších bloků v Temelínu i Dukovanech nejsou místní samosprávy ani obyvatelé těchto regionů. V Evropě zatím nenastal žádný boom stavby jaderných elektráren a firmy, které jsou schopné dodat moderní typy reaktorů III. generace, mají volné kapacity. To se může relativně brzy změnit. Jak už bylo uvedeno, je stavba jaderné elektrárny náročná při schvalování i při samotné stavbě. Je tak třeba začít dostatečně včas. Navíc je stavba i obsluha elektrárny technologicky náročná a potřebuje kvalifikovanou pracovní sílu. Pokud tedy bude naše váhání příliš dlouhé, může se stát, že nebudou volné kapacity firem a ani potřební odborníci. V situaci, kdy nelze v Evropě očekávat ani v delším časovém horizontu přebytek energie a její případný dovoz bude přinejmenším velmi problematický, nás může takové váhání přijít velmi draho.  

Pokud má někdo zájem se seznámit se současným stavem a možnou budoucností jaderné energetiky, napsal jsem cyklus článků o této problematice pro populárně vědní server Osel. Je zde popis reaktorů III. generace, které jsou v současnosti těmi nejmodernějšími a byly by nejvhodnějšími kandidáty pro doplnění bloků v Temelíně a Dukovanech. Dále popis šesti typů reaktorů IV. generace, které se vyvíjejí. Většina z nich by měla patřit mezi rychlé reaktory, které by měly umožnit využít kromě izotopu uranu 235 i uran 238, případně i thoria 232, a zajistit tak dostatek paliva pro jadernou energetiku na řadu století. Jediný spolehlivě fungující energetický reaktor tohoto typu je popsán v příspěvku o reaktoru BN600. Poslední příspěvek je věnován urychlovačem řízeným transmutorům, které by mohly paletu jaderných zařízení v budoucnu doplnit.

 

V Řeži 6. 7. 2008

Zpet