Помилкове рішення: атомна енергетика аж ніяк не низьковуглецева
Існує думка, що процес виробництва атомної енергії є низьковуглецевим. Та останнім часом це твердження зазнавало критики, через що його довелось ретельно дослідити і перевірити. За заявою британського Комітету з питань змін клімату, рівень викидів вуглецю на атомній станції “Хінклі Пойнт С” у Великобританії становить 6 грамів на кожну кіловат-годину (6гСО2/кВтг). У дійсності показник виявився значно вищим рекомендованих комітетом 50гСО2/кВтг щодо нових атомних об’єктів, починаючи з 2030 року.
Уряд Великобританії погодився фінансувати галузь атомної енергетики, запевняючи, що вона є низьковуглецевою. Вчені ще й досі не мають спільної думки, які ж обсяги викидів карбону відбуваються під час усіх стадій атомного виробництва електроенергії . Численні наукові дослідження свідчать, що шкідливий рівень все ж таки перевищує норму 50гCO2 / кВтг, яка має бути впроваджена не тільки на нових енергоблоках, а й на тих, які вже експлуатуються протягом не одного десятиліття.
Будівництво нового реактора третього покоління на замовлення “Хінклі Пойнт С” через складність конструкції та юридичні аспекти, ймовірно, не зможе завершитись до 2030 року, а державні субсидії передбачені впродовж перших 35 років із загального 60-річного терміну експлуатації, який завершиться у 2090 році.
Яким є вуглецевий слід відновлювальних методів виробництва ен ергії ?
Щоб провести порівняння вуглецевого сліду різних способів генерування електричної енергії, слід враховувати вивільнення двоокису карбону на всіх стадіях виробництва, враховуючи будівництво та демонтаж генератора, а також забезпечення паливом . Дослідити це можна, провівши аналіз життєвого циклу (АЖЦ), який враховує кількість викидів усіх парникових газів. За результатами АЖЦ, усі технології поновлювальної енергії виявили показники нижчі за 50 гСО2/кВтг. Найбільш низьковуглецевою виявилась гідроенергетика (10гСО2/кВтг), слідом іде вироблення енергії шляхом анаеробного зброджування (11гСО2/кВтг); середні показники отримала вітрова енергетика (34гСО2/кВтг), а сонячна фотоелектрична технологія опинилась на межі дозволеної норми (49,9 гСО2/кВтг).
Яким є вуглецевий слід атомної енергетики?
Більше ніж триста результатів АЖЦ атомної енергетики були опубліковані впродовж останнього часу.
Першим стало дослідження Бенджаміна Совакула (Benjamin Sovacool), який із 103 АЖЦ виокремив 19 найбільш точних. Кількість карбону різнилась від 3 до 200гСО2/кВтг. Середній показник - 66гСО2/кВтг, який є вищим за рекомендовану норму 50 гСО2/кВтг. У 2012 році інші науковці, Етан Уорнер (Ethan Warner) та Гарвін Хіт (Garvin Heath), проаналізували вже 274 так званих “незалежних” АЖЦ. Після ретельного відбору залишилось лише 27 робіт. У результаті отримали показники від 4 до 220гСО2/кВтг. Уорнер та Хіт не вивели середньої цифри, а лише зазначили, що більшість отриманих даних були нижчими за 13гСО2/кВтг.
Отже, перед нами абсолютно протилежні результати. Перший доводить, що вуглецевий слід атомної енергетики є вищим за рекомендований, другий – що він нижчий.
Після вивчення досліджень, проаналізованих Уорнером та Хітом, стає зрозуміло - не всі методи виявились достеменними. У деяких випадках не було враховано таких важливих складових, як концентрація урану в руді, географічне розташування та тип реактора тощо. Цим і виправдані низькі показники.
5 стадій виробництва електроенергії атомним шляхом
Помилковість попередніх досліджень можна підтвердити тим, що не були враховані викиди під час усіх стадій виробництва, а це - будівництво, демонтаж та експлуатація реактора, а також виробництво палива та утилізація відходів. Показники будуть меншими, якщо залишити поза увагою хоча б один із цих моментів. Виміряти рівень викидів вуглецю під час демонтажу та утилізації було практично неможливо через те, що в більшості випадків реактори так і не були повністю виведені з експлуатації. Крім того, й досі не досягнуто науково-політичного консенсусу щодо стандартів зберігання та утилізації відходів атомного виробництва.
Значна кількість вуглецю виділяється під час гірничо-видобувних робіт, фрезерування та виділення урану з руди. Обсяг СО2, який потрапить до навколишнього середовища, залежить від концентрації урану в руді.
Слід зауважити, що такі проблеми, як видобуток палива, демонтаж та утилізація відходів, не характерні для відновлювальної енергетики.
Більш ретельний аналіз
Якщо взяти усі АЖЦ водяних турбін, проведені як Совакулом, так і Уорнером та Хітом, залишиться лише вісім таких, де присутні всі п’ять стадій і які можуть бути розглянуті надалі. І знов результати різняться. Чотири АЖЦ опинилися під дозволеною межею 50гСО2/кВт – інші над. Висновок один – за допомогою цих досліджень неможливо визначити відповідність атомної енергетики рекомендованим стандартам. Та й дивно, як серйозні видання могли публікувати результати таких неповних аналізів.
Чому ж результати АЖЦ виявились настільки різними?
Науковець Джеф Біртен (Beerten) разом із своєю командою вирішив окремо проаналізувати дослідження із низькими показниками, середніми та високими. Саме цей розширений аналіз допоміг пояснити, чому ж результати настільки різняться. Щоб отримати точніші показники, слід обов’язково враховувати викиди від демонтажу та утилізації. Вони також наголошують, що вуглецевий слід повинен бути врахованим під час видобутку, підготовки та збагачення палива. Крім того, має бути взята до уваги концентрація урану в руді, бо це також чинник збільшення вуглецевого сліду.
0,005% уранова руда призводить до більшого викиду вуглецю, ніж газ
Виготовлення ядерного палива починається з видобутку уранової руди, з подальшим дробленням та відокремленням урану хімічним шляхом. Це потребує значних енергетичних затрат, що у більшості випадків досягається шляхом спалювання викопного палива.
Чим менше міститься урану в руді, тим більше енергії потребується для його відокремлення. Руда з концентрацією урану 0,01% залишить по собі стільки викидів вуглецю, скільки й виробництво на спалюванні газу.
Це спостереження було підтверджено австралійським Інститутом Екології, де було визначено, що, використовуючи 0,01% уранову руду, буде витрачено значно більше енергії на підготовку палива та будівництво реактора, ніж вироблено енергії цим реактором за весь життєвий цикл.
Близько 37% запасів уранових руд мають концентрацію нижче 0,05%. Родовища високої концентрації легше знайти, тож виходить, що родовища, які будуть виявлені надалі, матимуть низьку концентрацію. Тож АЖЦ атомних станцій, термін експлуатації яких триває до 2090 року, повинен враховувати мінімальну концентрацію 0,005%. Та й при такій концентрації виробництво залишить по собі більше викидів вуглецю, ніж виробництво електричної енергії на спалюванні газу. А звідси й висновок, що атомні електростанції не зможуть забезпечити нас чистою енергією у майбутньому.
Який є вуглецевий слід реактора третього покоління, будівництво якого передбачено для атомної електростанції “Хінклі Пойнт C”?
Попередньо ми розглянули АЖЦ діючих реакторів. Для надання такої оцінки генераторам третього покоління також існують три важливі моменти.
- Будівництво прототипу європейського атомного реактора (ЄАР), розробленого саме для “Хінклі Пойнт C”, не завершене та значно відстало із графіка. Як буде змінено конструкцію реактора до завершення будівництва, ніхто не може передбачити, саме це і стало причиною побудови пробного зразка. Також не ясно, чи буде такий реактор настілки потужним в роботі, як планується і якою буде його робота у період між дозаправками. Ці моменти є вирішальними для обчислення АЖЦ, бо для цього треба загальну кількість виробленої енергії розділити на кількість викидів.
- Більшість змін до розробки моделі були внесені з урахуванням аварії на Фукусімі. ЄАР більший за розмірами і має складнішу конструкцію, ніж будь-який існуючий реактор сьогодення або навіть ніж будь-яка інша конструкція, яка виробляє енергію. А отже, будівництво такої непростої споруди потребуватиме значних грошових витрат і залишить по собі більший вуглецевий слід.
- З метою зменшити собівартість енергії паливні елементи будуть залишатись довше у ядрі ЄАР. Це означає, що відпрацьоване паливо буде більш радіоактивним, спричинить нові складнощі у демонтажі та утилізації відходів і лишить по собі більше викидів.
Дивно, що Комітет з питань змін клімату робить заяви про 6гСО2/кВтг, знаючи такі важливі чинники.
Компанією Ricardo-AEA був проведений аналіз і висловлено припущення, що обидва ЄАР будуть працювати на 1 ГВт вище розрахункової потужності 85% часу 60-річного терміну експлуатації. Такі дані є оптимістичними, адже передбачають досить великі обсяги виробництва електроенергії. Але це лише єдина причина сподіватись на те, що вуглецевий слід буде невисоким. Величезні гроші платників податків не повинні бути віддані під реалізацію ненадійного проекту.
Оцінка вуглецевого сліду ЄАР
Вуглецевий слід гідроенергетики становить 10 гСО2/кВтг. Підрахунки є більш точними, ніж у галузі атомної енергетики. Показники є низькими через те, що ця галузь не потребує виробництва палива та не має проблем із відходами – значущими моментами при аналізі вуглецевого сліду. Вартість лише одного ЄАР перевищить вартість будівництва дамби, яка вироблятиме ту ж кількість енергії.
ЄАР – високотехнологічна конструкція, що потребує грошових витрат на транспортування сталевого корпусу реактора, дорогі високоточні ядерні компоненти, парогенератори та систему безпеки. Додаткові витрати також знадобляться на спалювання викопного палива, транспортування електричної енергії та будівництво самого генератора. Будівництво реактора буде дорожчим, ніж будівництво дамби, майже у п’ять разів та призведе до більшої кількості викидів вуглецю за однакових обсягів виробництва.
Такий підхід вперше був запропонований Нобелівським лауреатом, фізиком Гансом Бете (Hans Bethe) у 1960 році й наразі застосовується як компаніями, так і урядами у розрахунках вуглецевого сліду. Реактор та дамба мають однаковий термін експлуатації, однаково виробляють енергію впродовж усього року, тож вуглецевий слід на кожну кіловат-годину буде у п’ять разів вище у випадку з ЄАР і становитиме приблизно 50 гСО2/кВтг.
Зауважте, вуглецевий слід обчислено під час будівництва без урахування трьох визначаючих факторів: виробництва палива, демонтажу та утилізації відходів. Якщо ці фактори взяти до розрахунків - результати стовідсотково перевищать рекомендовану межу.
Отже, твердження, що вуглецевий слід ЄАР становить 6 гСО2/кВтг - не може бути правдивою інформацією.
Яких заходів маємо прийняти сьогодні?
Уряд Великобританії має дотримуватись належної інженерної та інвестиційної практики та привести усе до юридичної відповідності перед тим, як підписати контракт з надання субсидій. Це повинно включити повний та всеохоплюючий АЖЦ викидів парникових газів з урахуванням особливостей робочого прототипу.
Австрійський уряд подав позов до суду проти надання субсидій будівництву ЄАР, і це затягне підписання контракту не менш як до 2016 року. У будь якому разі ненадійно інвестувати у проект, доки не побачимо прототип у роботі. Результати усіх АЖЦ повинні бути ретельно вивчені незалежними експертами і ними ж має бути надана оцінка щодо доцільності інвестування.
Будівництво атомної станції “Хінклі Пойнт С”- найбільший та найдорожчий проект Великобританії у галузі виробництва електричної енергії. На даний момент уряд цієї країни підписує низку контрактів з китайськими та французькими державними компаніями, щоб втілити будівництво у реальність. Передбачається залучити гроші простих громадян. Саме за рахунок бюджету планується здійснення проекту і це до того, як люди зможуть побачити прототип у роботі та дізнатись, який же вплив він матиме на навколишнє середовище. Інвестиції у будівництво такої споруди можуть змусити сумніватись у адекватності політичних рішень.
Підсумки
Сьогодні не існує спільної наукової думки щодо вуглецевого сліду атомної промисловості. Більш переконливими є результати шести АЖЦ з найвищими показниками із урахуванням трьох найважливіших чинників атомного життєвого циклу. До того ж двоє із цих АЖЦ були перевірені незалежними експертами.
Така статистика є характерною для вже діючих реакторів, а не для ЄАР. Велика собівартість передбачає значно більші викиди вуглецю під час будівництва, та й протягом 60-річногожиттєвого циклу буде використовуватись уранова руда низької концентрації.
Через подання Австрією позову проти ухвалення будівництва ЄАР і затримку у підписанні контракту маємо час на проведення повного та незалежного аналізу, який дасть змогу визначити правдиві масштаби впливу на навколишнє середовище такої складної та дорогої конструкції.
Джерело:
