1
Energetické hlavolamy aneb Bude nám horko?

• Dana Drábová
• Státní úrad pro jadernou bezpecnost
• Praha

Žijeme v dobe, kdy emoce a pocity znamenají více
než fakta.
2
Svet se rychle mení - 21. století bude stoletím
boje o prírodní zdroje

• rust populace, urbanizace, požadavky na
  koncentraci a stabilitu dodávek energií,
• ceny energií, rozpor mezi zdroji a poptávkou
• ochrana životního prostredí
• rostoucí obavy o bezpecnost zdroju i dodávek
  (safety security)
• globalizace, nároky investoru

3
(No Transcript)
4
Úvodem nekolik císel

• V soucasné dobe žije na Zemi více než 6,3 miliard
  obyvatel s prumerným rocním prírustkem 1,3.
• Každých 12 let se pocet obyvatel zvyšuje o 1
  miliardu. 79 svetové populace žije v méne
  vyvinutých zemích (Asie, Afrika, Latinská
  Amerika). Prírustek této populace je 1,6 rocne,
  až polovina obyvatel v méne vyvinutých zemích je
  mladší 15 let
• nejméne 2 miliardy této populace nemá prístup k
  elektrine
• Pri zachování soucasných trendu bude v roce 2030
  stále 1.4 miliardy lidí bez elektriny
• V Indii je bez prístupu k elektrine 600 miliónu
  lidí, na rozdíl od Cíny, kde 98 lidí prístup k
  elektrine má
• 1,3 miliardy nemá prístup k nezávadné pitné vode
• 2,4 miliardy používá biomasu pro varení a
  vytápení
• 2,5 miliardy lidí zde žije za méne než 2US/den.

5
Úvodem nekolik císel

• Rocní svetový HDP (543 biliónu USD) potrebuje 11
  miliard tun ropného ekvivalentu
• Pri soucasném hospodárském rustu roste spotreba
  energie rocne témer o rocní spotrebu Afriky
• Pri zachování soucasných trendu bude v roce 2030
  stále 1.4 miliardy lidí bez elektriny
• V Indii je bez prístupu k elektrine 600 miliónu
  lidí, na rozdíl od Cíny, kde 98 lidí prístup k
  elektrine má

6
Úvodem nekolik císel

• Spotreba primární energie je z 85 kryta
  fosilními zdroji
• tretinu tvorí ropa, zustane nejduležitejším
  palivem
• 2/3 nárustu tvorí doprava
• Více než 80 emisí CO2 produkovaných clovekem je
  zpusobeno spalováním fosilních paliv

7
Úvodem nekolik císel

• zeme OECD, Indie a Cína tvorí 80 ekonomických
  výstupu a spotrebovávají 70 energie, mají ale
  pouze 10 svetových zásob ropy a plynu
• nejbohatší miliarda lidí spotrebovává 50
  energie, ta nejchudší 5
• USA spotrebovávají více než 20 svetové ropy,
  trikrát více než druhý nejvetší konzument, Cína,
  ale Cína odpovídá za tretinu rocního nárustu
• spotreba uhlí v USA a Cíne (Gtoe každá) vytvárí
  spojení výzev energetické bezpecnosti a zmen
  klimatu

8
Jaké otázky si pokládat

• Nedostatek energie kdy, jak velký?
• Jak dlouho vydrží neobnovitelné zdroje?
• Jaké jsou možnosti obnovitelných zdroju?
• Energeticky udržitelná ekonomika, možnosti úspor?
• Nové technologie vodík, fúze, supravodice?
• Jaká jsou skutecná rizika (havárií a pod.)?
• Riskuje EU vážné politické problémy, politickou
  závislost na dodavatelích energie?
• Riskuje EU vážné ekonomické problémy, jaké budou
  spolecenské dopady?
• Riskuje EU a zbytek sveta vážné problémy vyvolané
  skleníkovým efektem?
• Co opravdu odkážeme budoucím generacím?

9
Energie se nachází v centru napetí
10
Svetová populace zatím explozivne roste
11
(No Transcript)
12
Spotreba primární energie, 2030
13
Lidé bez elektriny
14
(No Transcript)
15
Vývoj svetové poptávky po energii
16
Nárust svetové produkce primární energie (podle
regionu)
17
Slabiny se potvrzují

• Nezávislost na vnejších zdrojích nedosažitelná
• Nedarí se stabilizovat výši spotreby
• Výkyvy cen se rozširují na všechny komodity
  ropa, plyn, uhlí, uran
• Neodvratný pokles konvencních kapacit
• Rezervy ropy a zemního plynu v Severním mori
  klesají
• Restrukturalizace uhelného hornictví
• Ukoncování jaderných programu
• Príliš pomalý rust obnovitelných zdroju
• Rostoucí závislost na dováženém plynu
• Dosažení závazku z Kyota se jeví nemožným
• Vlivy na životní prostredí rostou

18
Ukazují se nová rizika

• Zranitelnost infrastruktury terorismus
• Geopolitická nestabilita Stredního Východu
• Potreba nových investic
• Rozsáhlé výpadky
• Nároky rozvojových zemí
• Kyoto a jeho vliv na konkurenceschopnost

19
(No Transcript)
20
Vylucující kritéria

• vysoké investicní náklady,
• vysoké provozní náklady,
• vysoké energetické a materiálové nároky
• nedostatecné rocní využití,
• nízká výkonová hustota,
• vysoké externí náklady (vcetne nákladu na
  ukoncení provozu),
• technologická nezralost,
• ekologická neprijatelnost,
• spolecenská neprijatelnost,
• technologická nedostupnost,
• geopolitická nedostupnost a z ní plynoucí rizika,
• problémová bezpecnost a spolehlivost,
• nejistoty ve strategickém zajištení paliv,
• vycerpání zdroje,
• problémy s odpady,
• životnost technologie,
• geopolitické hodnocení,
• sociální aspekty.

21
Zamyšlení

• Neexistuje vše rešící odpoved, není ideální zdroj
  energie. Každý zdroj od slunce po ropu, od uhlí
  po jádro, od vetru po plyn, má své výhody a
  nevýhody. Každá zeme stojí pred výzvou, jak
  vytvorit vyváženou energetickou politiku.
  Takovou, která se príliš nespoléhá nebo naopak
  úplne neignoruje jakýkoli možný zdroj
  (geografický, geologický, fyzikální). Naše
  vnímání poradí ctyr základních požadavku na
  energetickou politiku bezpecnost dodávek,
  ohleduplnost k životnímu prostredí, hospodárnost,
  spolecenská prijatelnost se muže cas od casu
  menit. Co se pravdepodobne nezmení, je základní
  výzva dosáhnout udržitelný kompromis mezi temito
  požadavky.

22
Tri výzvy pro energetiku

• bezpecnost dodávek
• zmeny klimatu
• energie pro chudé
• Jakou roli bude pri rešení energetického
  hlavolamu, který pred lidstvem stojí, hrát
  jaderná energetika?

23
Koncentrace energie
1 eV 1.602 10-19 J
24
Koncentrace energie v uranu

• Štepením uranu se produkuje zhruba trímilionkrát
  více tepelné energie na jednotku hmotnosti než
  spálením fosilních paliv . Rozštepením 1 kg 235U
  se uvolní zhruba 25 GWh tepla.
• Jaderná elektrárna s instalovaným výkonem 1000 MW
  a faktorem využitelnosti 91 (8,000 hodin za rok
  na plném výkonu) s úcinností 30 vyrobí 27 TWh
  tepla rocne, potrebuje tedy približne jednu tunu
  235U.
• Uvážíme-li prítomnost dalších štepných izotopu
  (239Pu, 241Pu a 233U) v použitém jaderném palivu,
  sníží se rocní množství spotrebovaného 235U na
  zhruba 640 kg.
• To odpovídá zhruba 30 t obohaceného uranu
  obsahujícího 3 235U (palivové soubory se
  vymenují po spotrebování zhruba 2/3 235U) a
  zhruba 165 t prírodního uranu (0.7 235U, 99.3
  238U).
• Máme-li uranovou rudu obsahující 2 uranu,
  potrebujeme vytežit 80 000 t rudy. Pro srovnání
  uhelná elektrárna s instalovaným výkonem 1000 MW
  a stejným faktorem využitelnosti potrebuje zhruba
  3 milióny t uhlí.

25
Jak se vyvíjel pocet reaktoru a instalovaná
kapacita
26
Jaderná energetika - nekolik císel
  2005 2006 2006 2007
Bloky v komercním provozu 441 435 435 439
Instalovaný výkon, GW(e) 370 368 368 372
Pocet provozujících zemí 31 31 31 30
Vyrobená elektrina, TWh 2626 (16) 2658(16) 2658(16) NA
Provozní zkušenost, r-y 13000 13000 13000 13000
Ve výstavbe 24 28 35 35
Plánováno NA 64 91 91
Uvažováno NA 158 228 228
27
Soucasný a budoucí stav jaderné energetiky
v zemích G8
Stát Soucasný pocet reaktoru Instalovaný výkon (MW) Podíl JE na celkové výrobe státu v r. 2005 Budoucnost jaderných elektráren v zemi
USA 103 99 200 19 plánováno 13 -30 nových reaktoru
Rusko 31 21 700 16 plánováno 5 - 50 nových reaktoru
Francie 59 63 400 79 plánován 1 nový reaktor obnova stávajících
Japonsko 56 47 800 29 plánováno 12 nových reaktoru
Anglie 23 11 900 20 blíže nespecifikovaný rozvoj
Kanada 15 12 600 16 zatím rozvoj neplánuje, plánuje náhradu jádro za jádro
Nemecko 17 20 300 31 postupný útlum do roku 2021
Itálie 0 0 0 možný návrat k jaderné energetice
28
Postupná zmena názoru

• V poslední dobe
• verejnost více rozlišuje mezi Cernobylem a
  elektrárnami provozovanými v EU (projekt, dozor,
  kultura)
• jaderné elektrárny mají výborné statistiky
  bezpecnosti
• roste ekonomická výhodnost stávajících elektráren
  
• zmeny podnebí jsou zretelnejší
• ceny ropy lámou rekordy
• dynamická výstavba jaderných elektráren v Asii
  pokracuje
• bezpecnost dodávek elektriny je velké téma
• politici opet zacínají brát jádro na milost

Jaderná energetika neposkytuje ideální a pohodlné
rešení, ale muže k rešení prispet a získat nám
tím CAS
29
Podíl jaderných elektráren na svetové výrobe
elektriny
30
Faktory ovlivnující osud jaderné energetiky

• Ekonomické parametry
• Úroven bezpecnosti
• Nakládání s vyhorelým palivem
• Možnost vojenského zneužití
• Verejné mínení, prístup politiku
• Legislativní požadavky, predvídatelnost regulace

31
Silné a slabé stránky
32
Energetická nárocnost ruzných zdroju a
energetická doba návratnosti
Energetická nárocnost (bez paliva) kWh prim / kWhe Energetická návratnost mesíc
Cerné uhlí 0,28 - 0,30 3,2 - 3,6
Hnedé uhlí 0,16 - 0,17 2,7 - 3,3
Zemní plyn 0,17 0,8
Jádro 0,07 - 0,08 2,9 - 3,4
Fotovoltaika 0,62 - 1,24 71 - 141
Vítr 0,05 - 0,15 4,6 - 13,7
Voda 0,03 - 0,05 8,2 - 13,7
33
Surovinová nárocnost ruzných zdroju
Ocel kg / GWhe Med kg / GWhe Hliník kg / GWhe
Cerné uhlí 1750 - 2310 2 16 - 20
Hnedé uhlí 2100 - 2170 7 - 8 18 - 19
Zemní plyn 1207 3 28
Jádro 420 - 490 6 - 7 27 - 30
Fotovoltaika 3690 - 24250 210 - 510 240 - 4620
Vítr 3700 - 11140 47 - 140 32 - 95
Voda 1560 - 2680 5 - 14 4 - 11
34
Zábor pudy pro elektrárnu o instalovaném výkonu
1000 MW
Elektrárna Plocha km2
Jaderná 0,25 4
Uhelná 0,85 1,5
Plynová 0,16 0,25
Fotovoltaická 20 50
Vetrná 50 150
Biomasa 4000 - 6000

• Poznámka
• rozloha Ceské republiky je 78 862 km2
• výkon pro pokrytí zatížení Ceské republiky je
  tc. cca 12 000 MW

35
Emise vybraných nox z nemeckých elektráren
36
Svetové emise CO2 (energetika)
37
Emise CO2 z JE jsou nízké, ale nejsou nulové
38
Emise CO2 pri výrobe elektriny
39
Vývoj emisí CO2 v EU-15
40
Stav závazku z Kyota v EU-15 (2004)
41
Stav závazku z Kyota v EU-10 (2004)
42
Omezení emisí CO2 - stabilizacní trojúhelník
43
Šest možných klínku do trojúhleníku
obnovitelné zdroje
úcinnost úspory
jaderná energetika
uhlí ? plyn
lesy, zemedelství
CCS
44
(No Transcript)
45
Nástroje již máme

• všechny uvedené technologie se již v nejaké míre
  komercne využívají
• ani jedna z nich nevyreší problém sama o sobe
• nemusí však být treba úplne všechny dostupné
  technologie

46
Jak dospet ke konsensu?

• Je nacase jednat
• Je brzy vybírat víteze
• Pro nastartování technologií jsou žádoucí
  subvence
• Pozdeji by mel nejlepší rešení urcovat trh
• Nejlepší rešení pro jednu zemi nemusí být vhodné
  pro jinou
• Je treba venovat pozornost sociálním dopadum a
  vlivum na životní prostredí

47
Odpady rocne produkované ruznými typy elektráren
48
Kolik RAO vyprodukuje jaderná energetika?
rocní produkce odpadu v EU
49
Kolik RAO vyprodukuje jaderná energetika?

• 1000 MW reaktor potrebuje rocne 32 tun paliva
  obsahujícího 26 tun uranu
• vyprodukuje 7TWh elektriny (80 load faktor)
• bez prepracování zustane 32 tun použitého paliva
  (25 tun težkých kovu, zejména uran, neptunium,
  plutonium, americium) pro skladování a uložení a
  príbližne 300 m3 nízko a stredne aktivního odpadu

50
Co obsahuje vyhorelé palivo?
51
Prumerné rocní ozárení z ruzných zdroju
52
Vliv normálního provozu elektráren na zdraví
obyvatel
53
Následky vážných havárií v energetickém sektoru
v letech 1969 - 2000
54
Náklady na kWh
55
Praktické aspekty pro úvahy o novém bloku

• Cas
• Lidé
• Dostupné technologie
• Náklady
• Zpusoby financování
• Bezpecnost dodávek paliva
• Vyrazování z provozu

56
Cas

• Nový blok dlouhodobý závazek
• Plánování
• Licencní proces
• Výstavba
• Provoz
• Vyrazování z provozu
• Ctyri generace, cca 100 let

57
Príprava nového jaderného bloku v CR
58
Lidé

• Provozovatel
• 200 až 1000 pracovníku na blok v širokém spektru
  specializací
• Jaderné inženýrství, IC, elektrotechnika,
  strojní, chemie, radiacní ochrana, krizový
  management, bezpecnostní analýzy
• Infrastruktura pro smluvní dodávky a podporu
• Školství
• Výzkum a vývoj
• Výrobci zarízení
• Údržbárské kapacity
• Státní dozor

59
(No Transcript)
60
Projekty pripadající v úvahu v CR
61
Generace IV - nová generace jaderných
energetických systému

• Vývoj se zameruje na dosažení následujících cílu
• Efektivnejší využití paliva (zejména zajištení
  alespon jednoho typu množivého reaktoru
  umožnujícího využití 238U a 232Th
• Snížení množství jaderního odpadu (mimo jiné
  vyrešení transmutací aktinidu ve vyhorelém
  palivu)
• Další zlepšení bezpecnosti a spolehlivosti
• Další snížení míry pravdepodobnosti poškození
  aktivní zóny
• Odstranení potreby evakuace okolí v prípade
  havárie
• Nižší cena výroby el. energie v porovnání s
  jinými zdroji (podstatné snížení zejména
  investicních nákladu)
• Úroven financního rizika porovnatelná s jinými
  energetickými projekty
• Zvýšení resistence proti zneužití jaderných
  materiálu
• Projekt Generace IV je zásadne nový predevším
  v tom, že komplexne pristupuje nejen k vývoji
  nových reaktoru, ale snaží se rešit palivový
  cyklus jaderných elektráren jako celek. Není
  treba zduraznovat, že cíle jsou velmi ambiciózní,
  otázkou zustává, jak se je podarí naplnit.

62
Jak dlouho vydrží uran?
63
Klademe si správné otázky?

• Otázka nezní
• Líbí se nám jaderná energetika?
• Spíše bychom se meli ptát
• Máme za jádro v následujících nejméne 30-ti
  letech rozumnou náhradu?
• Jaká je cena dalšího využívání jádra, jaká je
  cena jeho odmítnutí?
• Jaké si máme stanovit požadavky pro další
  využívání jádra v prípade, že cena za odmítnutí
  je príliš vysoká?

64
(No Transcript)