Trzy podstawowe aspekty budowy elektrowni jądrowej

Władysław Mielczarski 30 stycznia 2024, biznesalert.pl/budowa-elektrownia-jadrowa

– Głównymi przeszkodami dla rozwoju polskich elektrowni jądrowych jest niewłaściwe zarządzanie, w szczególności oddzielenie projektowania od wykonawstwa, co może doprowadzić do wyboru różnych technologii w projekcie i przetargu. Projekt może również zostać opóźniony na skutek niejednoznacznej oceny środowiskowej wskazującej trzy opcje technologii chłodzenia, w tym dwie z chłodniami kominowymi oraz dwie lokalizacje elektrowni: w Choczewie i Żarnowcu – pisze prof. Władysław Mielczarski w BiznesAlert.pl.

Elektrownia jądrowa. Fot. Freepik

• Program Polskiej Energetyki Jądrowej powstał w styczniu 2009 roku. Po 14 latach, w roku 2023 nastąpiło zawarcie dwóch umów w sprawie elektrowni jądrowej w Polsce. W dniu 22 lutego 2023 roku Polskie Elektrownie Jądrowe (PEJ) podpisały z Westinghouse Electric Company umowę rozpoczynającą wspólne działania.
• Firmy budujące elektrownię i dostarczające wyposażenie zostaną określone po wyborze wykonawcy, które odbędzie się najprawdopodobniej w formie przetargu. Ponieważ nie zastosowano systemu „zaprojektuj i zbuduj”, to preferowana w projekcie technologia może być inna niż technologia wybrana w wyniku przetargu.
• Od początku programu energetyki jądrowej dyskutuje się o „modelu finansowania”. Jednak realną opcją dla Polski jest finansowanie budowy elektrowni tylko poprzez kontrakty różnicowe.
• Istotnym elementem jaki może wpływać na środowisko jest rozpływ wody zrzutowej oraz szkodliwych substancji, jakie mogą występować w wodach zrzutowych elektrowni.

Po opublikowaniu w Biznes Alert w dniu 22 stycznia 2024 roku artykułu „Atomowy kamuflaż rzeczywistych problemów energetyki” na temat kluczowej dla polskiej energetyki inwestycji otrzymałem sporo zapytań. Myślę, że projekt ten wymaga przekazania więcej informacji dotyczących trzech podstawowych aspektów: (a) technologii, (b) sposobu finansowania oraz (c) wpływu na środowisko.

Technologia elektrowni jądrowej

Program Polskiej Energetyki Jądrowej powstał w styczniu 2009 roku. Po 14 latach, w roku 2023 nastąpiło zawarcie dwóch umów w sprawie elektrowni jądrowej w Polsce. W dniu 22 lutego 2023 roku Polskie Elektrownie Jądrowe (PEJ) podpisały z Westinghouse Electric Company umowę rozpoczynającą wspólne działania. Podpisana umowa (ang. Bridge Contract) zakłada przygotowanie założeń projektu.

Następnie w dniu 27 września 2023 roku, PEJ i konsorcjum Westinghouse – Bechtel podpisały umowę na zaprojektowanie elektrowni jądrowej w Polsce (ang. Engineering Services Contract), w ramach 18-miesięcznego kontraktu. W zakresie tej umowy znajdują się główne komponenty elektrowni, tj. wyspa jądrowa, wyspa turbinowa oraz towarzyszące jej instalacje i urządzenia pomocnicze, a także budynki administracyjne, czy też infrastruktura związana z bezpieczeństwem obiektu .
Należy wziąć pod uwagę, że zarówno pierwszy kontrakt (Bridge Contract), jak i drugi (Engineering Services Contract) nie są kontraktami na budowę elektrowni i dostawę wyposażenia.

Firmy budujące elektrownię i dostarczające wyposażenie zostaną określone po wyborze wykonawcy, które odbędzie się najprawdopodobniej w formie przetargu. Ponieważ nie zastosowano systemu „zaprojektuj i zbuduj”, to preferowana w projekcie technologia może być inna niż technologia wybrana w wyniku przetargu. Ta różnica może spowodować konieczność powtórzenia części prac projektowych.

Biorąc pod uwagę czas budowy innych elektrowni jądrowych: Oikuluoto_3 – 18 lat (2005-2023), Vogle_3- 15 lat (2009-2024) czy Flamanville – 16 lat (2007-2023) oraz czas niezbędny na uzgodnienie „modelu finansowania”, ogłoszenie i rozstrzygnięcie przetargu, podpisanie wszystkich umów, co zajmie minimum 4-5 lat, to można spodziewać się, że uruchomienia pierwszego bloku elektrowni jądrowej w Polsce byłoby możliwe po roku 2040, a realnie raczej po 2045 roku.
Konieczne jest wbudowanie do 2035 roku prawie 12000MW nowych, dyspozycyjnych mocy wytwórczych , niezbędnych dla zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego, jednak elektrownia jądrowa jaka powstałaby po 2040 roku nie rozwiąże problemów bezpieczeństwa energetycznego, a może tylko te problemy pogłębić poprzez skierowania większości zasobów na budowę tylko jednej elektrowni.

Modele finansowania – konieczny przetarg

Dostępne informacje wskazują , że koszty dwóch reaktorów w elektrowni Vogle w stanie Georgia, o mocy około 1200MW każdy, w podobnej technologii, jaka ewentualnie miałaby być w Polsce, kosztują ponad US$ 30 miliardów. Również informacje z budowy reaktorów w Hinkley Point wskazują na znaczne opóźnienia w realizacji i rosnące koszty, które osiągnęły już 33 miliardy funtów . To znaczyłoby, że planowana w Polsce pierwsza elektrownia to koszt ponad 135 miliardów zł (US$ 15 miliardów na jeden blok), a cena energii z takiej elektrowni jądrowej wynosiłby ponad 1000zł/MWh (1zł/kWh).

Od początku programu energetyki jądrowej dyskutuje się o „modelu finansowania”. Jednak realną opcją dla Polski jest finansowanie budowy elektrowni tylko poprzez kontrakty różnicowe, które są pomocą publiczną i z którą wiąże się szereg ograniczeń dotyczących uzyskiwania zgody na taką pomoc i sposobu organizowania przetargów.

Dla praktyki zamówień publicznych największe znaczenie mają obowiązki notyfikacyjne, mające obligatoryjne zastosowanie do wszelkich konkurencyjnych trybów postępowań o udzielenie zamówień o wartości co najmniej 250 milionów euro. Komisja Europejska jest jednak uprawniona do rozszerzenia tego obowiązku, jeżeli uzna, że dane oferty wymagałyby przeglądu ex ante ze względu na podejrzenie, że wykonawcy mogli skorzystać z subsydiów zagranicznych w ciągu trzech lat poprzedzających złożenie oferty. Regulacją w tej sprawie jest Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2022/2560 z dnia 14 grudnia 2022 roku w sprawie subsydiów zagranicznych zakłócających rynek wewnętrzny, powszechnie nazywane FSR (akronim od terminu z języka angielskiego: „Foreign Subsidies Regulation”.

Aspekty środowiskowe

Lokalizacja

Raport oddziaływania na środowisko wykonany przez Główną Dyrekcję Ochrony Środowiska (GDOŚ) dotyczy następujących wariantów lokalizacji elektrowni jądrowej:

1. Lubiatowo- Kopalino (Choczewo), w trzech podwariantach dotyczących chłodzenia elektrowni:
a. Otwarty układ chłodzenia z użyciem wody morskiej
b. Zamknięty układ chłodzenie (chłodnie kominowe) z użyciem wody morskiej
c. Zamknięty układ chłodzenie (chłodnie kominowe) z użyciem odsalanej wody morskiej
2. Żarnowiec, w dwóch podwariantach chłodzenia elektrowni:
a. Zamknięty układ chłodzenie (chłodnie kominowe) z użyciem wody morskiej
b. Zamknięty układ chłodzenie (chłodnie kominowe) z użyciem odsalanej wody morskiej

Należy zwrócić uwagę, że z pięciu analizowanych opcji cztery przewidują chłodzenie w układzie zamkniętym z użyciem chłodni kominowych. Przeprowadzone przez GDOŚ analizy zakładają budowę reaktorów w technologii AP1000 o mocach brutto 1250MW. W przypadku wyboru innej technologii w przetargu na wykonawcę elektrowni może zachodzić konieczność aktualizacji części analiz środowiskowych.

Wody zrzutowe

Preferowanym układem chłodzenia wskazanym w analizach jest otwarty układ chłodzenia z użyciem wody morskiej co wiąże się z zrzucaniem ciepłej wody, po schłodzeniu reaktorów, do morza. W raporcie wpływu na środowisko określono temperaturę wody zrzutowej na około 10oC większą od temperatury wody morskiej.

Istotnym elementem jaki może wpływać na środowisko jest rozpływ wody zrzutowej oraz szkodliwych substancji, jakie mogą występować w wodach zrzutowych elektrowni. Badanie wpływu na środowisko wskazuje, że wpływ działania elektrowni jądrowej w układzie otwartym w lokalizacji Choczewo może sięgać ponad 12km, a wzrost temperatury w miejscu zrzutu wody chłodzącej może wynieść +3oC – Rys. 2.

Rys. 2. Przykłady wzrostu temperatury wody i stężenia chloru. Tom IV Raport oddziaływania na środowisko, str. 1091 oraz str. 1087, GDOŚ, 2023. Cytat.
Szczegółowe badania dotyczące wpływu wody zrzutowej z elektrowni pracujących w układzie otwartym na środowisko wskazują, że już wzrost temperatury wody o 2oC może mieć istotny negatywny wpływ na środowisko . Pomimo, że jak w przypadku przekazywania wody zrzutowej do rzek, wielkość wody zrzutowej w stosunku do całego przepływu wynosi około 12 procent, a stały przepływ wody w rzekach zapewnia mieszanie się ciepłej wody z chłodniejszą wodą z góry rzeki, to występuje negatywne oddziaływanie systemu chłodzenia na środowisko. W przypadku zrzucania wody z elektrowni do morza nie występuje stały przepływ wody chłodzącej, jak w przypadku rzek, a zatem nie występuje podobny efekt chłodzenia. Innym problemem jest występowanie prądów morskich mogących przemieszczać ciepłą wodę na płytsze obszary, gdzie jej oddziaływanie jest silniejsze.

Zrzuty wody chłodzącej powodują występowanie efektu „pióropusza termicznego”, co widać również na Rys. 2 zaczerpniętym z Raportu badania wpływu na środowisko dla elektrowni zlokalizowanej w gminie Choczewo. Jednak rozpływ ciepłej wody zrzutowej pokazany na Rys. 2 jest tylko wynikiem symulacji komputerowej. Rzeczywisty wpływ wody ciepłej wody zrzutowej może być znacznie większy.

Przykład rzeczywistego „pióropusza termicznego”, jaki tworzą ciepłe wody zrzutowe na rzece Wiśle, dla elektrowni o mocy o 50 procent mniejszej niż planowana elektrownia jądrowa jest pokazany jako zdjęcie z kamery termowizyjnej – Rys. 3.

Trzeba również brać pod uwagę, że elektrownia jądrowa, o wielkości 3*1250MW będzie zrzucała ponad 500 tys. ton (pół miliona ton na godzinę) ciepłej wody na godzinę o temperaturze większej od wody otoczenia o około 10oC. Jest to ponad 2,5x więcej od elektrowni Kozienice i ponad 4x więcej od elektrowni Połaniec, gdzie pomimo ciągłego napływu chłodnej wody z góry rzeki występują problemy z zrzutem ciepłej wody, a podniesienie temperatury wód rzeki wpływa negatywnie na florę i faunę.

Wydaje się, że konieczna jest dalsza dyskusja dotycząca wpływu planowanej elektrowni jądrowej w gminie Choczewo, pracującej w układzie otwartym na środowisko i weryfikacja zalecanej lokalizacji.

Podsumowanie

Dotychczasowe działania wskazują, że nawet przy bardzo optymistycznych założeniach pierwsza elektrownia jądrowa w Polsce może powstać nie wcześniej niż w latach 2040-2045. Do tego czasu, jak sygnalizuje Ministerstwo Klimatu i Środowiska w Polsce zabraknie energii elektrycznej, co może skutkować kryzysem gospodarki i degradacją poziomu życia społeczeństwa.

Wybrane miejsce na elektrownię jądrową nad brzegiem Bałtyku nie tylko wpłynie negatywnie na środowisko, ale jest również jedną z najgorszych lokalizacji ze względu na transport energii elektrycznej. Na północy Polski nie ma dużych odbiorców energii, tak że zachodzi konieczność przesyłu znacznych ilości energii elektrycznej na południe kraju, do linii geograficznej: Kraków-Katowice-Wrocław, gdzie znajdują się największe odbiory. Wymaga to budowy kilku linii najwyższych napięć (400kV) o długości 500-600km.