Czy zielona rewolucja potrzebuje energii z atomu?

Kolejne trzy firmy energetyczne ogłaszają bankructwo - poinformował Ofgem, brytyjski regulator rynku energii. W sumie splajtowało ich już dziewięć odkąd zaczął się kryzys wywołany gwałtownym wzrostem cen gazu. Europa ma problem z dostawami tego surowca, ale z kłopotami mierzą się też Amerykanie. W Kalifornii gubernator Gavin Newsom nakazał właśnie firmom posiadającym własne generatory zapasowe ciągłe stosowanie ich w godzinach o najwyższym zapotrzebowaniu na energię. To ma zapobiec powtarzającym się blackoutom.

Bezpośrednie powody problemów na starym kontynencie i w USA są różne, ale sprowadzić je można do wspólnego mianownika decyzji podjętych wiele lat temu, by rezygnować z budowy nowych i wyłączać już istniejące elektrownie atomowe. Niekiedy, jak w Niemczech czy Kalifornii, zamykano je nawet szybciej niż gazowe i węglowe. Energia miała pochodzić w coraz większym stopniu ze źródeł odnawialnych. Problem w tym, że wzrost ilości OZE nie przełożył się na spadek cen prądu. Okazało się, że wyzwania techniczne związane ze zwiększonym ich udziałem są dość trudne do opanowania i to z kilku powodów.

Według opublikowanego w magazynie "Foreign Policy" opracowania Teda Nordhausa z Breakthrough Institute, gdy udział OZE zbliża się do 20 proc., przy korzystnych warunkach pogodowych istniejące wiatraki i panele fotowoltaiczne dostarczają do systemu tak dużo energii, że stawianie nowych instalacji staje się mniej opłacalne, bo cena generowanego przez nie prądu jest zbyt niska. Jednak gdy pogoda nie sprzyja odnawialnym źródłom, niezbędne jest utrzymywanie w sieci zapasowych mocy produkcyjnych, czyli elektrowni, które są używane tylko w razie potrzeby, ale muszą być utrzymywane w pogotowiu, remontowane i konserwowane. 

Istnieją sposoby na rozwiązanie tych problemów, choćby przez tworzenie elektrowni szczytowo-pompowych, magazynujących nadmiarowy prąd w postaci pompowanej pod górę wody, która przy niedoborach energii spływa w dół, napędzając turbiny. Albo przez inteligentne zarządzanie całą siecią energetyczną w taki sposób, by energia była zużywana bardziej równomiernie i by zużycie było lepiej dostosowane do wahań w dostępności energii odnawialnej. W praktyce jest to jednak trudne.

Kalifornia wytwarza dziś 23 proc. energii ze słońca, a 7 proc. z wiatru. To rekordowy wynik, jeśli idzie o OZE w Stanach Zjednoczonych. Region ma nawet w planach pozyskiwać 100 proc. prądu  z czystych źródeł do 2045 r. Jednocześnie stan planuje zamknąć ostatnią swoją elektrownię atomową Diablo Canyon. Chce to zrobić w ciągu czterech lat. Operator kalifornijskiej sieci energetycznej przyznał jednak, że w związku tym będzie zmuszony do zwiększenia produkcji prądu - i co za tym emisji - w elektrowniach zasilanych paliwami kopalnymi. 

Elektrownie gazowe mają być rozwiązaniem tymczasowym, ale ta prowizorka może trwać latami. Oczywiście plan był całkiem inny, bo Diablo Canyon miała zostać zastąpiona przez generatory geotermalne, ale te najprawdopodobniej nie zostaną uruchomione zgodnie z zapowiedziami w 2026 r., a najwcześniej dopiero dwa lata później. 

W podobnej sytuacji znalazły się m.in. Niemcy i Belgia, gdzie elektrownie atomowe już zostały albo wkrótce mają zostać zamknięte. Nie ma jednak pomysłu, czym je zastąpić w roli gwaranta stabilności sieci energetycznej. Tu też pojawiają się rozwiązania uznawane za tymczasowe. Niemcy spalają węgiel brunatny i importowany z Rosji gaz, co doprowadziło do pierwszego od lat wzrostu emisji, a Belgia będzie dotować budowę nowych elektrowni gazowych.

Problemem, według Teda Nordhausa, nie jest to, że te kraje postanowiły przestawić swoją energetykę na źródła odnawialne.

"Mówienie o tych niepowodzeniach jest często postrzegane przez zwolenników zielonej energii, jako atak na energię odnawialną, ale nie jest nim" - stwierdza analityk. "Nie ma powodu, dla którego wiatr, energia słoneczna i inne źródła energii odnawialnej nie mogą odgrywać znaczącej roli w nowoczesnych sieciach elektrycznych i walce ze zmianami klimatycznymi. O wiele bardziej wątpliwe jest jednak przekonanie, że energia wiatrowa i słoneczna może być jedynym lub nawet podstawowym źródłem energii dla nowoczesnych gospodarek. Innymi słowy, problem nie polega na tym, że kraje doświadczające obecnie kryzysu energetycznego zainwestowały w rozwój energii odnawialnej. Chodzi o to, że zrobiły to w dużej mierze z wykluczeniem innych niskoemisyjnych technologii energetycznych i zaostrzyły dodatkowo problem jednocześnie zamykając elektrownie jądrowe".

Nordhaus pisze na łamach FP, że problemem jest założenie, że można stworzyć sieć energetyczną w 80 proc. opartą na odnawialnych bez ustalenia zawczasu, co powinno stanowić tych pozostałych 20 proc., które ustabilizuje system. Te stabilizujące elementy - zdaniem analityka - mogłyby być oparte o technologie konwencjonalne, jak spalanie węgla lub gazu (w obu przypadkach zapewne połączonych z technologiami wychwytywania CO2 ze spalin), czy na atomie. Różnica polega na tym, że elektrownie nie pracowałyby stale, ale przeważnie stały bezczynnie, uruchamiając się tylko wtedy, gdy zaistniałaby potrzeba uzupełnienia braków z generatorów odnawialnych.

W praktyce problem tkwi w tym, że energia jądrowa i węgiel nie są do tego zbyt dobrze przystosowane, bo są bardzo kosztowne w budowie, a koszty ich obsługi trzeba ponosić niezależnie od tego, czy spalają paliwo, czy nie. Są one opłacalne wtedy, gdy działają przez większość czasu. Gaz pasuje do tej roli lepiej. Instalacje gazowe są tanie w budowie i łatwe w obsłudze. Pierwsze elektrownie gazowe były budowane właśnie w tym celu: miały być uzupełniającymi źródłami energii uruchamianymi wtedy, gdy zapotrzebowanie na prąd przewyższa podaż. Ekspansji energii wiatrowej i słonecznej w systemach elektrycznych towarzyszyła więc także ekspansja gazu. Problem polega na tym, że nie spalanie gazu nie jest czyste, a on sam nie jest tani. Mimo to prawdopodobnie będzie odgrywał w wielu krajach kluczową rolę w przekształcających się sieciach energetycznych. Chyba, że świat postanowi wrócić do energetyki jądrowej.

Przed awarią w Fukushimie w 2011 r., energetyka jądrowa dostarczała 25 proc. prądu w państwach UE i 20 proc. w USA. Wszędzie, gdzie ograniczono jej rolę, jej miejsce zastąpiły zanieczyszczające elektrownie na paliwa kopalne.

Budowie nowych źródeł energii atomowej nie pomoże jednak prowadzona przez niektóre europejskie partie i organizacje kampania, mająca wyłączyć energetykę jądrową z listy zrównoważonych źródeł energii, co uniemożliwiłoby w praktyce dotowanie ich budowy ze środków publicznych. W USA z kolei najnowszy projekt budżetu przewiduje o wiele niższe wsparcie dla rozwoju zaawansowanych technologii jądrowej, niż dla nowych źródeł słonecznych. Tymczasem, jak podkreśla w swojej analizie Ted Nordhaus, opracowywane właśnie nowe technologie jądrowe dają szansę na budowę tańszych, mniejszych i bezpieczniejszych elektrowni, które będzie można budować szybciej i na większą skalę. Są też lepiej od starszych generacji przystosowane do tego, by w miarę potrzeb zmniejszać i zwiększać swoją moc.

"Energia jądrowa jest bez wątpienia złożoną technologią, która została tragicznie źle zrozumiana" - pisze w analizie Nordhaus, dodając: "Przyszłość, w której mamy dużo energii jądrowej, zwłaszcza technologii nowej generacji, to przyszłość, w której jest miejsce dla dużej ilości energii wiatrowej i słonecznej. Przyszłość, która wyklucza możliwość bezemisyjnej energii jądrowej, to taka, która w taki czy inny sposób będzie wymagać dużej ilości gazu, a nawet węgla".