FP: Три причини за връщането на ядрената енергетика в енергийния дебат

Jason Bordoff

Ако се нуждаете от доказателство за връщането на ядрената енергетика в дебата след десетилетия на немилост, то трябва да отчетете неочакваната подкрепа, която тя получи от редица знаменитости през миналия месец. Главният изпълнителен директор на Tesla Илон Мъск и канадската певица Граймс независимо един от друг използваха славата си, за да се обявят срещу затварянето на атомни електроцентрали и натискът върху Калифорния да преразгледа плановете си за затварянето на последната си АЕЦ. Нов тласък е и изтеклият проект на плана на Европейската комисия през миналата седмица за включването на ядрената енергетика във визията й за нулеви въглеродни емисии и за „зелени инвестиции“ .

Независимо от отдавна планираното от Германия затваряне на три от останалите шест атомни централи в навечерието на Нова година и то в момент, когато Европа се бори с недостига от енергия, подкрепата от известни личности и плановете на ЕС са част от поредицата от добри новини за ядрената енергия през 2021 г.

В САЩ частните инвестиции на компаниите в ядрени проекти достигнаха впечатляващо ниво. Министърът на енергетиката на САЩ Дженифър Гранхолм все по-чести надига глас в подкрепа на ядрената енергия като енергиен източник с нулеви въглеродни емисии. Няколко държави в Европа, включително Франция обявиха наскоро новите си планове за изграждане на ядрени реактори, за да може да се впишат в крайните срокове за декарбонизиране на електрическите си системи.

Десет години след ядрената авария във Фукушима, която промени перспективите за ядрената енергетика в световен мащаб, най-накрая има някакъв светъл лъч поради три причини: необходимостта от бързо постигане на все по-амбициозните цели в областта на климата, значителния напредък на ядрените технологии и опасенията за националната сигурност поради нарастващото лидерство на Китай и Русия в ядрената енергетика.

Доскоро перспективите за ядрената енергетика изглеждаха мрачни. След Фукушима, Япония спря почти всичките си 50 ядрени реактора – днес само девет са възобновили дейността си. Няколко други страни, най-вече Германия решиха да прекратят ядрената енергия. Други като Испания, Швейцария и Италия се отказаха от плановете си за нови ядрени централи. Между 2011 г. и 2020 г. са спрени, или не са удължили срокът си на експлоатация общо 65 реактора.

В САЩ броят на ядрените реактори достигна своят пик от над 100 през 2012 г. Оттогава са спрени 12 реактора, а е построен само един. (Ядрената енергия продължава да доставя около 20 % от общото производство на електроенергия в САЩ). Евтиният природен газ, добиван в резултат на шистовата революция и силния спад на разходите за вятърна и слънчева енергия е затруднение за ядрената енергия по отношение на конкуренцията.

Междувременно проектите за изграждане на нови атомни електроцентрали в Съединените щати увеличиха стойността си, сроковете бяха удължени, или напълно отменени. Двата реактора, които се строят в Джорджия се очаква сега да струват два пъти повече, а времето за завършването им да е двойно повече в сравнение с първоначалното очакване. Два други строящи се реактора в Южна Каролина бяха бракувани през 2017 г. след разходи от 9 милиарда долара, без данъкоплатците да получат нещо за парите си.
Защо обаче е този внезапен интерес към ядрената енергетика, въпреки неуспехите ?

Първо, тъй като необходимостта от бързи мерки за борба с климатичната криза нараства, все повече се признава, че пътят към нетни нулеви емисии ще е по-бърз, по-лесен и по евтин, ако ядрената енергия е част от микса от решения.

Както Граймс каза във виртуалното си видео, призоваващо Калифорния да отмени решението си за затваряне на атомната електроцентрала Diablo Canyon, „Това е режим на криза и трябва да използваме всички възможности, които имаме“. Тя продължи, „Ако отложим затварянето с десет години това ще е от помощ за по-бързо декарбонизиране на държавата и за преход към по-чиста енергия“.

Твърденията на поп звездата са подкрепени от анализи. За постигането на нетни нулеви емисии до 2050 г. глобалното потребление на електроенергия ще трябва да се удвои, смятат и от Международната агенция по енергетика (EIA), тъй като автомобилите, отоплението на домовете и други сектори ще бъдат електрифицирани. Ще е необходимо и огромно количество електроенергия за производството на горива, като водород и амоняк особено за секторите, които са по-трудни за декарбоинзиране като корабния транспорт, производството на стомана.

Цялото това електричество ще трябва да се осигурява от източници с нулеви въглеродни емисии. Слънчевата и вятърната енергия могат да осигурят голяма част от тази енергия, но не цялата. Освен това те осигуряват променлива електроенергия, тъй като слънцето невинаги грее, нито пък вятърът духа, а са изправени е пред ограничението от необходимостта от голяма земна площ. Батериите, чиито разходи спаднаха рязко могат да съхраняват възобновяема енергия с часове, но все още не за дни или седмици, за да се справят със сезонните колебания, или продължителен период на слаб вятър и липсата на слънце. Така най-евтиният начин за декарбонизиране на електроенергията (оценките варират) е част от фирменото производство да е от надеждни източници, които могат да произвеждат нисковъглеродна енергия при необходимост. Днес ядрената енергия е единственият безвъглероден енергиен източник, който може по надежден начин и в необходимите мащаби да доставя енергия по всяко време.

В свой анализ Net-Zero America, експертите от Принстънския университет моделираха редица сценарии за декарбонизацията на страната до 2050 г. и установиха, че всички те ще изискват почти същото постоянно производство като днес, дори при драматичен ръст на възобновяемите източници на енергия. Най-евтиният начин според техният модел е този, при който ядрената енергия в САЩ се увеличава до три пъти от сегашното си ниво, докато най-скъпият сценарий предполага, че всички енергийни нужди ще бъдат покрити само от възобновяеми енергийни източници.

Скорошно проучване на изследователи от Масачузетския технологичен институт и Станфордския университет установиха, че продължаването на експлоатацията на Diablo Canyon (15 % от производството на безвъглеродна енергия в Калифорния) след датата на планираното затваряне през 2025 г. ще доведе до намаляване на емисиите от щата, ще повиши надеждността на мрежата и ще спести 2,6 млрд. долара за Калифорния до 2035 г. Без ядрена енергия, използването на природен газ в Калифорния ще се увеличи, дори, когато използването на възобновяеми източници нарасне, тъй като ще трябва да се разчита на централи за природен газ, за да може да се отговори на търсенето в пиковите часове. Точно това се случи, когато атомните централи Vermont Yankee и калифорнийската San Onofre бяха затворени преди близо десетилетие.

Ядрената енергия изисква също така по-малко земна площ и нова преносна инфраструктура за производството на едно и също количество енергия.

Изследователите от Принстън например, установиха, че пътят към нулеви емисии въз основа само на възобновяема енергия изисква петкратно увеличаване на съществуващия пренос на електроенергия, докато този, който е базиран на по-малки обеми от възобновяема енергия изисква само удвояване. Това е важно, тъй като изграждането на електропроводи на дълги разстояния остава много трудно, включително и поради опасения за околната среда, електроенергията за бита и забавянията за разрешителни от правителството. Президентът на САЩ Джо Байдън обеща да улесни процеса за изграждане на нова преносна инфраструктура и федералните власти разполагат с няколко инструмента, но това е по-лесно да се изговори, отколкото да се осъществи.

Работех в Белия дом, когато тогавашния президент Барак Обама се опита да ускори разрешителните за седем нови преносни линии – само две бяха завършени. Разбира се, САЩ трябва да произвеждат и пренасят по-големи обеми от възобновяема енергия, но предвид предизвикателствата с разрешителните и местата за изграждане има смисъл да се включи и ядрената енергия.

Във Вашингтон републиканците и демократите не могат да се споразумеят кой знае колко, но една от областите за това е необходимостта от инвестиции в ядрена енергия. Наскоро приет законопроект предвижда 6 млрд. долара за предотвратяване на затварянето на атомните електроцентрали. Без тази подкрепа иначе се предвижда половината от атомните електроцентрали в страната да бъдат затворени до 2030 г. според доклад на Rhodium Group. Освен това законопроектът включва 2,5 млрд. долара в подкрепа на модерни реактори. Законът Build Back Better Act (оттеглена подкрепата от сенатор Джо Манчини) ще увеличи данъчния кредит за производството, който може да бъде поискан от ядрената енергия.

Ако погледнем отвъд Съединените щати, необходимостта от ядрена енергия за постигането на целите в областта на климата е още по-голяма в целия свят. Днес ядрената енергия е вторият по големина източник на енергия с нулеви емисии в света след хидроенергията. В своята пътна карта за нетни нулеви емисии до 2050 г. МАЕ предвижда производството на ядрена енергия в световен мащаб почти да се удвои. До 2030 г. трябва да бъдат построени 100 нови ядрени централи – само за кратките 8 години. Едно китайско проучване прогнозира, че страната може да постигне новата си цел за нетни нулеви емисии през 2060 г. при петкратно увеличаване на производството на ядрена енергия – увеличението е по-голямо от това, което е изчислено за вятърната енергия.

По същия през 2019 г. МАЕ установи, че при липсата на допълнителни инвестиции за удължаването на живота на реакторите, или в нови ядрени проекти, изкопаемите горива ще имат по-голям дял в производството на електроенергия, с която ще компенсират спада на ядрената енергия, а сметките за потребителите ще поскъпнат. „Без инвестиции в ядрени мощности постигането на устойчива енергийна система ще бъде много трудно“, обясниха от МАЕ.

Втората причина за по-силна перспектива на ядрената енергетика е технологичният напредък по отношение намаляването отпадъците, както и опасенията свързани с безопасността. Компании като NuScale Power, TerraPower, X-energy, GE, Kairos Power и други са пионери в дизайна на реактори с усъвършенствана безопасност и производство на по-евтина енергия от предишни модели. В процес на разработка са редица усъвършенствани дизайни на реактори.

Много компании планират също така и модулен подход при изграждането на атомните електроцентрали. При него някои компоненти на централата се сглобяват в контролирана фабрична среда, преди да бъдат изпратени за монтаж до строителния обект. Това може да намали времето за изграждане на атомна електроцентрала, а също и разходите. Повече от компаниите са насочени също така към изграждане на по-малки проекти, които биха изложили на по-малък риск капитала, за разлика от големите проекти за леководните реактори от миналото. Така че тези малки модулни реактори може да са важна част от бъдещето на ядрената енергетика.

Ядрената енергия може също така да има по-светло бъдеще, ако технологията за ядрен синтез стане търговски жизнеспособна. И въпреки, че тази технология все още е експериментална има реален напредък.

Най-малко 35 частни компании за термоядрен синтез бяха създадени през последните години, като събраха финансиране за над 2,3 млрд. долара. През месец май 2021 г. експериментален реактор в Китай успя да поддържа реакция на синтез при 120 млн. градуса по Целзий за рекордните 101 секунди. За стартирането на ядрен синтез Масачузетския технологичен институт току-що обяви набирането на капитал от 1,8 млрд. долара след успешна демонстрация през септември на високотемпературен свръхпроводящ електромагнит, ключов етап по пътя за разработване на експериментален реактор до 2025 г. През ноември друга стартираща компания за ядрен синтез Helion осигури 500 млн. долара за изграждане на това, което може да е и първото съоръжение за синтез до 2024 г. Обещаваща е и TAE Technologies, която набра 800 млн. долара и има планове за производство на прототип на търговски термоядрен реактор до края на десетилетието.

Третата причина, поради която ядрената енергетика отново е в центъра на енергийния дебат в САЩ, е националната сигурност, която мотивира усилията за инвестиране в модерни реактори и запазване на местната ядрена индустрия. Откакто президентът Дуайт Д. Айзенхауер изнесе известната си реч “Atoms for Peace” в ООН през 1953 г., правителството на САЩ вижда ядрената енергетика като част от национална сигурност с възможност за ангажиране на други страни по гражданската ядрена енергия. Участието с доставчици на горива и оборудване, например, дава на Вашингтон възможност за влияние за формиране на аспектите за неразпространението чрез гражданските програми на други държави.

Ситуацията обаче се промени много от 20-ти век. САЩ вече не са преобладаващ доставчик на реактори. Тази титла в момента се държи от Русия.

От 72-та ядрени реактора, планирани или строящи се извън границите на Русия през 2018 г., повече от 50% включват руски компании, а около 20% – китайски. По-малко от 3 процента се строят от американски компании. Китай е особено добре позициониран в глобалната ядрена енергетика предвид огромната програма за изграждане на реактори в страната. След по-малко от десетилетие Китай изглежда вероятно ще изпревари Съединените щати по отношение на най-големия ядрен флот в света, който сега притежават.

Две трети от новите мощности за ядрена енергия ще бъдат изградени в развиващите се пазари и развиващите се икономики, според доклада на МАЕ за нетни нулеви емисии до 2050 г. Държавите по света ще могат да избират сред много други добри доставчици, ако Съединените щати излязат от ядрения енергиен сектор - умишлено или по други причини. В такъв случай Пекин и Москва ще са тези, които ще определят бъдещите правила за ядрена търговия и безопасност, с потенциално негативни последици за усилията за неразпространение на ядрено оръжие. Миналогодишната инвестиция от повече от 5 милиарда долара от Съединените щати в модерни реактори беше мотивирана до известна степен от тези рискове за националната сигурност, заедно с тези от изменението на климата.

Нека да е ясно - ядрената енергия в никакъв случай не е сребърен куршум и носи със себе си значителни предизвикателства и рискове.

По-специално обезопасяването на отработено ядрено гориво остава постоянно предизвикателство. Докато страните, включително Съединените щати, са отворили депо за нискоактивни ядрени отпадъци, напредъкът по обезвреждането на високоактивните отпадъци от търговски реактори е неуловим. Финландия сега има потенциална възможност да стане първата страна, която успешно обезврежда отработено ядрено гориво от своите енергийни реактори. Други страни също постигат осезаем напредък. Но в някои държави напредъкът е бавен, ако изобщо е забележим, а американската програма на практика спря да напредва през последното десетилетие.

Чернобил и Фукушима остават запечатани в паметта на обществото, отслабвайки обществената подкрепа за ядрената енергия. И все пак ядрената енергия е довела до значително по-малко смъртни случаи в сравнение с други енергийни източници – особено, когато основата за сравнение е количеството генерирана енергия. Например, броят на смъртните случаи, свързани с енергията от въглища, включително от аварии в минно дело и замърсяване на въздуха, е около 350 пъти по-висок, отколкото от атомни централи на тераватчас произведена енергия.

Ядрената енергия не е без проблеми. Но в същото време, когато говорим за изменението на климата като криза и екзистенциален риск, твърде често ние не се държим така, сякаш вярваме, че тази реторика е вярна. Ако беше така, щяхме да подходим по различен начин към много от компромисите, свързани с ускоряването на темпа на действията в областта на климата. Що се отнася до ядрената енергия, подкрепата би била много по-силна, ако приемаме собствената си реторика сериозно. Това не е, за да пренебрегнем рисковете и многото други причини да бъдем скептични относно ядрената енергия. Въпросът, който трябва да се зададе обаче, е дали е по-лесно да се справите с рисковете и предизвикателствата на ядрената енергетика, отколкото да се опитате да постигнете нетни нулеви емисии без ядрена енергия в микса. Наличните доказателства сочат, че е така.

Използването на електроенергия ще нарасне драстично, тъй като се декарбонизира енергийната система. Включването на ядрена енергия с нулев въглерод като част от разнообразна комбинация от източници на електроенергия ще намали общите разходи, ще подобри надеждността и устойчивостта и ще помогне за постигането на бърза декарбонизация, от която светът така спешно се нуждае.

Със съкращения, по FP

Jason Bordoff е американски експерт по енергийна политика и бивш съветник в Белия дом по време на президента Обама, професор в Колумбийския университет, съосновател на  Columbia Climate School.