Andrzej Szablewski: Jeśli energetyka jądrowa, to jaka?

Wyraźnie rośnie w Polsce poparcie dla rozwoju energetyki jądrowej. Zaostrza się też retoryka jej zwolenników wobec tych, którzy kwestionują jej potrzebę, przynajmniej w wariancie forsowanym przez rząd, czyli budowy wielkoskalowych elektrowni. Tymczasem problem energetyki jądrowej w odniesieniu do krajów, które dopiero zamierzają ją rozwijać, nie jest wcale tak oczywisty, jak sądzi wiele osób wypowiadających się w tej kwestii.

Wielkoskalowa energetyka jądrowa to – jak wskazują doświadczenia krajów zachodnich – wyjątkowo długoterminowa inwestycja, na którą składa się trwający znacznie dłużej niż dekadę pełny cykl budowy, a następnie 30-letni okres zwrotu nakładów inwestycyjnych, do którego należy doliczyć kolejne 30, a nawet więcej lat eksploatacji tego rodzaju obiektów.

W przypadku tak długookresowych projektów nie można szukać ich uzasadnienia w bieżącej sytuacji. Punktem wyjścia powinno być rozpoznanie rysujących się już wyraźnie trendów rozwojowych, aby na tej podstawie określić, czy takie źródła wytwórcze będą kompatybilne z przyszłą architekturą sektora i z jego ekonomiką, zwłaszcza w kontekście pytania o możliwość odzyskania nakładów na ich budowę.

O ile jeszcze do niedawna potrzeba takiego podejścia nie wydawała się zbyt ważna, bo przez cały okres istnienia sektora jego trendy rozwojowe wyznaczane były przez doskonalone technologie wielkoskalowych systemów energetycznych, o tyle od początku tego stulecia następuje zasadnicza zmiana kierunku rozwoju, zwłaszcza w przypadku wytwarzania energii elektrycznej.

Postęp techniczny już umożliwił pojawienie się konkurencyjnych kosztowo – w stosunku do konwencjonalnej energetyki węglowej i jądrowej – małych i mikroskalowych źródeł wytwarzania, wykorzystujących lokalne zasoby energii odnawialnej. Ich rozwój już prowadzi do coraz szybszej decentralizacji podsektora wytwarzania energii elektrycznej, a w nieodległej przyszłości będzie także sprzyjać decentralizacji systemu energetycznego dzięki powstawaniu różnej wielkości systemów o rosnącym stopniu samowystarczalności, prowadząc w efekcie do zmiany architekturę sektora.

Dopiero w tym kontekście trzeba rozpatrywać przydatność energetyki jądrowej w warunkach krajowych. Trzeba uwzględnić to, że w sytuacji nabierającej rozpędu transformacji – którą zwłaszcza w Europie dodatkowo przyspieszać będzie wojna w Ukrainie i utrata wiarygodności Rosji jako dostawcy paliw węglowodorowych – toczący się już od dłuższego czasu spór wokół roli energetyki jądrowej nabiera dodatkowego znaczenia. Przedmiotem sporu jest pytanie, czy energetykę jądrową należy traktować jako trwały element przyszłego, bezemisyjnego miksu energetycznego, czy tylko jako alternatywę dla gazu w okresie dochodzenia do docelowego modelu energetyki opartego wyłącznie na OZE, jak czyni to większość krajów, które już mają ten rodzaj energetyki.

Dwie fazy rewolucji

Zwolennicy poglądu traktującego ją jako konieczny elementu przyszłego, bezemisyjnego miksu energetycznego opierają się na przekonaniu, że brak dyspozycyjności źródeł odnawialnych – ze względu na ich zależność od siły wiatru i stopnia nasłonecznienia – uniemożliwiać będzie bezpieczne, efektywne i ciągłe funkcjonowanie systemu energetycznego w krótkim i długim okresie w sposób zaspokajający pełne zapotrzebowanie energii elektrycznej. Pogląd ten nie uwzględnia jednak faktu, że podstawą procesu transformacji jest rewolucja technologiczna, której pierwszą fazą było doskonalenie różnych technologii wytwarzania energii elektrycznej w OZE. Osiągnięcie tego stanu oznacza, że ze względu na praktycznie nieograniczone zasoby energii odnawialnej OZE mają potencjał skokowego wzrostu produkcji energii elektrycznej do poziomu zapewniającego pełne zaspokojenie potrzeb.

Druga faza rewolucji technologicznej będzie umożliwiać uwolnienie tego potencjału. Dzisiaj jest on blokowany w naszym kraju nie tylko przez istniejący od dawna brak długookresowej polityki państwa dotyczącej wspierania OZE, ale także trudności natury obiektywnej, takie jak kłopoty z bilansowaniem systemu energetycznego w warunkach rosnącego udziału energii z OZE czy widoczne niedostosowanie sieci energetycznych do odbioru energii z tych źródeł, które może wynikać także ze świadomej polityki spółek dystrybucyjnych postrzegających OZE jako konkurencję.

Z kolei w dłuższej perspektywie czasowej dalszy rozwój OZE będzie zależał od zdolności do utrzymania ciągłości zaopatrzenia w energię w warunkach dużej zmienności produkcji w cyklu rocznym (pory roku), zwłaszcza w źródłach solarnych.

Rozwiązanie tych problemów dokonywać się będzie przez komercyjne upowszechnienie dwóch kategorii technologii, składających się na drugą fazę rewolucji technologicznej, które określa się mianem enabling technologies. To technologie cyfryzacji i magazynowania energii elektrycznej. W krajach, w których ta faza jest już zaawansowana, możliwe jest sprawne działanie systemu energetycznego, w którym 60 proc. energii pochodzi z OZE, co jeszcze kilka lat temu wykluczali eksperci. Jak się szacuje, postęp w tym zakresie umożliwi krótko po 2030 r. zarządzanie siecią ze 100-proc. udziałem energii z OZE. Problemem będzie radzenie sobie z fluktuacjami jej podaży w różnych porach roku. Jego rozwiązanie wymaga wielkoskalowego i długookresowego magazynowania, co będzie możliwe po 2040 r.

Niemłoda technologia

Wracając do sporu w sprawie roli energetyki jądrowej w transformacji, to – po pierwsze – nie jest prawdą głoszone przez niektórych stwierdzenie, że energetyka jądrowa w wersji dotychczas rozwijanej, czyli wielkoskalowych reaktorów, jest nowoczesną technologią. Technologia ta rozwijana jest już od początku lat 50. XX wieku i obecnie przygotowuje się jej czwartą generację. Po drugie, to jedyna technologia energetyczna, której doskonalenie nie skutkuje obniżeniem, ale wzrostem kosztów jednostkowych produkcji energii. Nie sprawdziły się więc zapowiedzi, że będzie ona zapewniać energię „zbyt tanią, aby ją mierzyć”.

Prawidłowość ta dotyczyła głównie Zachodu, a obecnie jej istnienie potwierdzają realizowane ostatnio w Europie i USA nieliczne inwestycje w nowe bloki jądrowe. Charakteryzują się one przekraczanymi trzykrotnie kosztorysami i czasem budowy. Nic dziwnego, że w krajach zachodnich wielkoskalowa energetyka jądrowa znajduje się od kilku dekad w zastoju wedle hasła „zbyt droga, aby ją budować”. Nie przełamał go nawet coraz ważniejszy od początku XXI wieku argument o bezemisyjności.

W świetle doświadczeń dezaktualizuje się argument, że w krajach, które jeszcze nie mają energetyki jądrowej i nie rozpoczęły jej budowy, może ona rozwiązać bieżące problemy deficytu paliw energetycznych i zapewnić przejście do docelowego modelu bezemisyjnego. Ponadto, gigantyczne środki niezbędne do realizacji krajowego programu budowy takiej energetyki musiałyby w istotny sposób uszczuplić środki, które są na wsparcie OZE.

Twórcy krajowego programu budowy energetyki jądrowej od początku traktowali ją jako niezbędny element przyszłego miksu energetycznego, który gwarantować będzie pełną stabilność i ciągłość dostaw energii. Warto zdać sobie sprawę z przyszłych implikacji. Chodzi tu o zdolność współdziałania wielkoskalowej energetyki jądrowej z rozproszoną z natury energetyką odnawialną i o jej ekonomikę w warunkach rosnącego udziału OZE.

Kluczowym warunkiem tego współdziałania jest jej elastyczność, czyli zdolność do płynnego, szybkiego i niskokosztowego regulowania wielkości produkcji, włącznie z ich wyłączaniem i włączaniem, w zależności od fluktuującej podaży coraz tańszej energii z OZE. Pod tym względem w najgorszej sytuacji jest właśnie wielkoskalowa energetyka jądrowa, a w mniejszym stopniu węglowa.

Już widać destrukcyjne dla rentowności tego rodzaju wytwórców praktyki oferowania przez nich cen negatywnych [czyli w praktyce dopłat za odbiór prądu – red.], aby utrzymać ciągłość pracy i uniknąć jeszcze większych kosztów. Implikacje braku jej elastyczności pogłębiać będzie wzrost znaczenia rozproszonych regionalnych i lokalnych systemów energetycznych, których stabilność lepiej wspierać mogą dostosowane do ich wielkości dyspozycyjne źródła wytwarzania.

Problem kosztów jednostkowych

Na to nakłada się jeszcze problem ekonomiki wielkoskalowych bloków jądrowych i węglowych, zwłaszcza tych, które nie są jeszcze zamortyzowane. Bardzo wysoki udział kosztów stałych powoduje, że jednostkowe koszty wytwarzania są funkcją wielkości produkcji: im bardziej jest ona ograniczana przez energię z OZE, tym wyższe koszty jednostkowe i coraz gorsza rentowność.

Prowadzi do tzw. spirali śmierci: coraz wyższe koszty wytwarzania powodują, że ratowanie ich rentowności wymaga podnoszenia cen, a to jeszcze bardziej obniża ich konkurencyjność. Efektem jest nasilające się w krajach o dużym udziale energetyki odnawialnej przekształcanie aktywów energetyki wielkoskalowej w tzw. aktywa osierocone, czyli niegenerujące dostatecznie wysokich z punktu widzenia ich właścicieli przychodów.

Powstaje zagrożenie, że wchodzące za 10–15 lat do eksploatacji duże bloki jądrowe będą działać nie tylko w coraz bardziej niekompatybilnym otoczeniu, ze względu na zmianę architektury sektora, ale także w warunkach uniemożliwiających osiąganie dostatecznie dużych przychodów, które gwarantowałyby zwrot nakładów na ich budowę.

Nic dziwnego, że takie inwestycje nie są podejmowane przez kapitał prywatny, a tam, gdzie dochodzi do ich realizacji, zwykle dzieje się to przy dużym wsparciu państwa. Albo realizacji podejmują się państwowe przedsiębiorstwa, albo państwo gwarantuje opłacalność inwestycji dzięki regulacjom zapewniającym odpowiednio wysoki poziom cen energii elektrycznej i możliwość jej zbytu.

Dobrym przykładem jest tu rozpoczęta najpóźniej, bo w 2017 r., budowa elektrowni jądrowej w Wielkiej Brytanii. Umożliwiło ją zapewnienie regulacyjnych gwarancji cen pochodzącej z niej energii elektrycznej. Po rozpoczęciu eksploatacji cena przez 35 lat wyniesie 92,5 funta, czyli ponad dwukrotność ówczesnej ceny energii w tym kraju.

A może mały atom

Czy oznacza to, że energetyka jądrowa nie jest ekonomicznie atrakcyjnym rozwiązaniem w procesie zielonej transformacji? Na zasadność tego pytania wskazuje nie tylko rosnące zainteresowanie ideą budowy różnej wielkości reaktorów o mocy do 300 MW, ale także sygnały, że technologia wchodzi już w etap komercyjnego wykorzystania. To szansa na wyrwanie się energetyki jądrowej z zastoju. Warto przyjrzeć się bliżej, jakie jest zaawansowanie tej technologii, na czym polegają jej walory w procesie transformacji oraz jakie wyzwania i ograniczenia wiążą się z jej stosowaniem.