Rola energetyki jądrowej po blackoucie iberyjskim

Artykuł analizuje rolę energetyki jądrowej w blackoucie iberyjskim, skupiając się w szczególności na kilku dniach po kryzysie. Rola hiszpańskich EJ w kryzysie jest ambiwalentna, a stawiana przez środowiska energetyki jądrowej teza, że atom zwiększa bezpieczeństwo energetyczne i chroni systemy energetyczne przed blackoutem nie znajduje potwierdzenia w faktach.

Czekamy na wyniki prac specjalnego zespołu ENTSO-E ds ustaleń przyczyn blackoutu na półwyspie iberyjskim. ToR do prac zespołu (link w komentarzu) wskazuje, że prace skupią się na przyczynach kryzysu. Problem do analizy jest określony dość jasno komunikacie ENTSO-E expert panel initiates the investigation into the causes of Iberian blackout.  Pomimo dość wąskiego (za to głębokiego) zakresu badana wg ściśle określonej metodologii nie będzie to zapewne jedna przyczyna, nie wiadomo czy będzie ich gradacja i wskazanie głównej.

Na podanie tzw. głównej (pierwotnej) przyczyny katastrofy jądrowej sprzed 14 lat w Fukushimie odważyła się komisja parlamentu Japonii, która wskazała  na zbyt bliskie związki państwowej firmy energetycznej TEPCO- operator EJ Fukushima - z tamtejszym ministerstwem przemysłu", ale zazwyczaj w takich sytuacja jednej przyczyny i jednego winnego nie ma.

Ale skoro zespół ENTSO-E nie będzie zajmował się szczegółowo skutkami, czyli tym co się działo "potem" warto przyjrzeć się podnoszeniu systemu przez hiszpańskiego operatora, a w szczególny sposób roli 7 szt. bloków jądrowych EJ (o łącznej mocy 7,1 GW) przed kryzysem i po kryzysie, co zobrazowałem (na podstawie danych ENSO-E) na wykresie poniżej. 

 

Duża liczba mniejszych bloków jądrowych w Hiszpanii pozwala na regulacyjność sezonową (większą moc oddają zimą a mniejszą latem dostosowując się częściowo do zapotrzebowania na energię, a częściowo ustępując miejsca taniej fotowoltaice). Znacznie gorzej to wygląda w przypadku zmienności dobowej, godzinowej i kwadransowej.

W feralne południe 28 kwietnia tylko woda i gaz uzupełniały w bilansie mocy słońce i wiatr wręcz podręcznikowo. Trzy bloki EJ działały tuż przed wystąpieniem awarii, jeden był wyłączony z powodu usuwania usterek, trzy jednostki były już wyłączone ze względu na wysoki udział energii odnawialnej w systemie. To prawda że w tym czasie EJ dostarczały potrzebnej masy wirującej (tzw. chwilowej inercji), ale z drugiej strony generacja jądrowa tuż przed blackoutem kompletnie nie reagowała na to się działo na rynku i na potrzeby systemu (tzw. minimum techniczne i oglądanie się na przychody ograniczały ew. zmiany generacji od dołu, a wrodzona "wołowatość" i brak elastyczności utrudniała ruch w górę).

Jeszcze ciekawiej było po "godzinie zero" czyli 12:33.

 Prawie natychmiast po blackoucie energię podały elektrownie szczytowo-pompowe (opróżniając - na szczęścicie napełnione przedpołudniową tanią energią z PV - zbiorniki do zera w krytycznym czasie "po") i elektrownie wodne, przechodząc szybko w tryb, w którym pracowały poprzednio. Podobnie błyskawicznie i z maksymalną mocą zareagowały elektrownie gazowe (w tej sytuacji okazały się b. przydatne jako uniwersalne źródło szczytowe- interwencyjne). Potem wiatr (lądowy) ze swoją skromną masą wirującą i w końcu jedna z "podejrzanych w sprawie", ale jeszcze nie skazanych - PV (w Hiszpanii są jeszcze elastyczne źródła słoneczne -CSP).

Ale atom po tym „epizodzie” okazał się "martwym" w długim okresie. O ile operator hiszpański „podniósł” system szybko-  w zasadzie na początku drugiej doby od zdarzenia system pracował normalnie - to EJ zaczęły podawać pierwsze, minimalne porcje energii, dopiero w trzeciej dobie, a powróciły do poziomu generacji sprzed blackout-u (3,5 GW) dopiero po tygodniu.

 Ten sam obraz reakcji poszczególnych źródeł na kryzys widać wyraźniej na wykresie obrazującym sumaryczna moc w systemie w analizowanym okresie 9 dni of n-2 do n+7.

EJ w systemie energetycznym, pomimo że stanowią park mniejszych jednostek, okazały się także w swojej masie źródłem nieelastycznym przed kryzysem (wysokie minima techniczne) i kompletnie nieprzydatnym po kryzysie. Oczywiście w tym przypadku same nie są winne blackoutu, ale w sytuacjach naprężeń w sieci są za ciężkim balastem (i za drogim, bo każde ograniczenie wsp. wykorzystania mocy CF podnosi koszty ich generacji), niezdolnym do współpracy z OZE i obojętnym na zmienne zapotrzebowanie na energię.

Dlatego dziwić może fakt, że na kanwie opisanego blackoutu iberyjskiego lobby atomowe woła o ... wydłużanie - w stosunku do przyjętego planu odstawień w latach 2030-2035- eksploatacji wysłużonych bloków jądrowych w Hiszpanii. Trudno bowiem wykazać zależność, że więcej mocy jądrowej oznacza mniej blackoutu, co potwierdzają ich statystyki i analiza ich przyczyn. Już całkowicie zamortyzowane EJ mogą jeszcze przez krótki czas korzystnie wpłynąć na ceny energii (o ile nic złego się nie wydarzy i rosnące koszty ich utrzymania w w stanie gotowości nie będą za duże) , ale na pewno nie poprawią bezpieczeństwa systemu energetycznego. 

EJ jako technologie z minionej epoki nie pasują do współczesnych wyzwań przed jakimi stoją systemy energetyczne i rynek energii,  w szczególności do czasów w których wybuchają wojny i rośnie zagrożenie terrorystyczne.

 

Nasz drogi Atom

 

Komisja Europejska w swoim stanowisku sprzed kilku dni Commission opens in-depth State aid investigation into Polish support for nuclear power plant przytacza władze polskie, które wyjaśniają, że zaangażowanie  środków  publicznych w elektrownię jądrowa (EJ) Lubiatowo-Kopalino (gmina Choczewo) było konieczne w celu zmniejszenia kosztów energii z 780-860 zł/MWh (bez pomocy państwa) do zakładanej ceny 470-550 zł/MWh w scenariuszu bazowym, przy przyjmowanym przez inwestora współczynniku obciążenia wynoszącego 92,7% (praca z pełną mocą). Przymnijmy, że chodzi o trzy reaktory jądrowe AP1000 (Westinghouse) o łącznej mocy 3,75 GW, co ma kosztować 192 mld zł (do 269 mld zł).

Powyższe założenia i obliczenia, po ew. zaakceptowaniu przez Komisję, wyznaczą cenę energii, która będzie podstawą kontraktu różnicowego  (CfD) zasilanego Funduszem CfD. W sytuacji, gdy ceny rynkowe będą niższe niż cena w kontrakcie, tę lukę trzeba będzie wypełnić budżetem państwa i/lub inną metodą finansowania, taką jak dopłata do zużycia energii.

Jednocześnie Komisja zauważa: … podczas gdy aktywa generacji jądrowej na ogół mają na celu produkcję ze stabilnymi profilami i wysoką dostępnością, przyszły miks generacji charakteryzujący się wyższymi udziałami energii odnawialnej o bardzo niskich kosztach krańcowych może (w zależności od skuteczności mechanizmów elastyczności, takich jak magazynowanie energii lub DSR) skutkować okresami niskich lub nawet ujemnych cen. W takich sytuacjach redukcje produkcji również generacji jądrowej [mniejszy współczynnik obciążenia, np. 60%] mogą być skuteczną reakcją na sygnały rynkowe. Uwzględnienie pierwszeństwa pracy kilkukrotnie tańszych OZE oznacza ograniczanie mocy EJ  i dodatkowo zwiększa jego koszty energii z Atomu, na co zwraca uwagę Komisja. Już we wcześniejszej notyfikacji czeskiego programu jądrowego Komisja zauważyła, że planowana EJ Dukovany (1,2 GW) powinna być eksponowana na sygnały z rynku energii w celu uelastycznianie jej pracy z uwagi na generację OZE.

Wielu uznało, że razem z powrotem do tzw. „zdrowego rozsądku” (eufemizm w stosunku do inwestowania bez względu na koszty) nie ma znaczenia czy drogo, czy tanio, byle „po linii i na bazie” (tak broniono wielkich inwestycji socjalizmu). Wydawało się, że będzie pięknie i czysto, a pieniądze się znajdą w ramach zrzutki całego narodu, który nb. dostał informacje w kampanii edukacyjnej o … tanim atomie.  

Tymczasem wskazane ceny energii elektrycznej z EJ w kontrakcie CfD mogą być w praktyce znacznie wyższe. W tej sytuacji inwestycja będzie wymagała nie tylko olbrzymiego wsparcia z budżetu państwa publicznego do CAPEX (inwestycja) w wysokości 57-80 mld zł (30% szacownych nakładów), ale także do OPEX (dopłat do każdej MWh energii z EJ). To i tak się przełoży znacząco na ceny energii. 

Z drugiej strony, jeżeli EJ będzie pracowała jednak w tzw. podstawie (jak dotychczas pracowały najtańsze -zanim pojawiły się OZE - źródła na węglu brunatnym i to było zrozumiałe), to po uruchomieniu EJ będzie ona każdorazowo zamykać "stos" będąc ostatnim źródłem, które wyznaczy cenę krańcową i końcową energii (co najwyżej tylko incydentalnie będzie to gaz). Sytuacji, w której w podstawie będzie pracowało najdroższe źródło energii jeszcze nie było, a grozi to dostosowywaniem się innych źródeł do ofert cenowych z EJ, czyli dramatycznie wysokimi cenami energii.   

Problem jest znany od lat i mogę tylko nieskromnie przywołać jedną z opinią IEO z 2020 roku  o programie PEJ (program Polskiej Energetyki Jądrowej), która wyjaśnia dość oczywiste przyczyny obiekcji Komisji Europejskiej. Wątpliwości tkwią przede wszystkim w kuriozalnym wzroście deklarowanych nakładów inwestycyjnych przyjmowanych przez kolejne rządy do analiz EJ. Co będzie się działo dalej z kosztami do 2033 (planowana optymistycznie data uruchamiania EJ) jeśli od 2010 do 2024 roku (przy średnio 5-krotnym spadku kosztów OZE i skumulowanej inflacji 60%) deklarowane koszty EJ wzrosły 5-krotne:

program PEJ ‘2010	10,0	mld zł/GW
program PEJ ‘2020	22,3	mld zł/GW
Notyfikacja pomocy publicznej ‘2024  (dla pierwszej EJ)	51,2	mld zł/GW

O ile dwukrotny wzrost kosztów EJ w latach 2010-2020 można tłumaczyć katastrofą z Fukushimie i zdecydowanym zaostrzeniem wymogów bezpieczeństwa pracy reaktorów, to dodatkowy ponad 2-krotny wzrost kosztów w latach 2020-2024 nie ma żadnego obiektywnego uzasadnienia. Fakt ten można tłumaczyć np. celowym wcześniejszym zaniżaniem kosztów przez inwestora, aby pozyskać wsparcie polityczne i nieuwzględnieniem wyższych kosztów budowy EJ przez kraj bez doświadczenia lub wymuszeniem przez amerykańskich dostawców politycznego haraczu oraz renty ze sprzedaży starej technologii naiwnemu inwestorowi.

W tym sensie Komisja nie jest wrogiem polskiego rządu, ale dobrym doradcą, gdyż może zadbać o kieszenie Polaków (żyjących medialną legendą o tanim atomie) i konkurencyjność polskiego przemysłu.  Warto zatem obserwować proces notyfikacji skali pomocy publicznej i drenażu kieszeni na jaką ostatecznie Komisja pozwoli. 

Warto dodać, że w przypadku Czech (Dukovany) proces notyfikacji pomocy publicznej trwał dwa lata. Wobec wątpliwości Komisji wypadałoby powstrzymać skalę wydatków na projekt atomowy do czasu wydania decyzji o notyfikacji pomocy i uwzględnienia jej w zaktualizowanym biznes planie.