Jak by vypadaly Spojené státy bez jaderné energie?
Jaderná energetika je nejen ve Spojených státech pod tlakem. V posledních několika letech bylo rozhodnuto o odstavení, nebo přímo vyřazení z provozu u několika jaderných elektráren na území USA. Řadí se i mezi ně i zatím poslední uzavřená jaderná elektrárna Diablo Canyon v Kalifornii. I přes zvyšující se úsilí zamezit dopadům působení lidské činnosti na změny klimatu se politici a ekologická uskupení otáčejí ke světově největšímu bezemisnímu zdroji elektrické energie často zády. Přitom za rok 2015 vyrobily americké jaderné zdroje množství elektřiny pro pokrytí 20 % národní spotřeby.
Přejděme možnost výstavby nových velice nákladných jaderných elektráren. Místo toho si zkusme odpovědět na jednoduchou otázku: Jak daleko jsme ochotni zajít, abychom udrželi stávající jaderné elektrárny v provozu?
Společnost Exelon, která je největším producentem elektřiny z jaderných elektráren v Americe, se pokusila dohodnout s energetickým regulátorem ve státě Illnois, kde celých 48 % spotřebované elektřiny pochází z jaderných elektráren, na poskytování provozní podpory, která by udržela současné reaktory v provozu a konkurenceschopné. Politici však dohodu zarazili. Bojí se poskytovat finanční podporu, přestože již léta platí štědré dotace majitelům solárních a větrných elektráren. Výsledkem je, že Exelon plánuje uzavřít dvě jaderná zařízení, která v současnosti vyrábí 12 % spotřeby státu Illinois.
To může vést k zamyšlení, jak by mohly Spojené státy vypadat bez jaderné energetiky? Odpověď zkusme najít srovnáním s jinými druhy elektrických zdrojů co do množství vyprodukovaných emisí a jejich porovnáním.
V číslech
Podívejme se na několik scénářů, které by mohly nastat v případě, že by všechny jaderné elektrárny byly uzavřeny a veškerá dodaná energie, která se v roce 2015 rovnala 797 000 GWh, byla nahrazena jinými zdroji.
Největší podíl elektrické energie se ve Spojených státech vyrábí z uhlí a plynu, začněme tedy těmito zdroji. Následující tabulka uvádí, jak by se změnila produkce emisí při nahrazení všech jaderných elektráren právě zdroji, které spalují uhlí nebo plyn. Pro výpočet byly využity hodnoty průměrné produkce emisí na jednu výrobní jednotku získané z US EIA (EIA.gov).
| Zdroj | Zvýšení emisí oxidu uhličitého v USA | Zvýšení emisí oxidu uhličitého celosvětově |
| Uhlí | 14% | 2,1% |
| Zemní plyn | 8,2% | 1,2% |
Nahrazením všech jaderných elektráren v Americe uhlím, by mělo za následek 14% nárůst produkce oxidu uhličitého v USA, což odpovídá zdvojnásobení současných emisí produkovaných národním průmyslem. Množství globálních emisí by přitom narostlo o 2,1 %. To se dá přirovnat k přidání země srovnatelné s Německem mezi světové producenty CO2.
Zemní plyn by dopadl o něco lépe. Kompletní nahrazení jaderných zdrojů plynovými elektrárnami by zapříčinilo nárůst produkce oxidu uhličitého v USA o 8,2 %, což odpovídá úspoře, kterou USA dosáhlo v produkci skleníkových plynů od roku 2000, a celosvětové emise CO2 by vzrostly o 1,2 %. Tato hodnota odpovídá brazilskému podílu na produkci oxidu uhličitého.
Oba tyto scénáře vrací Ameriku o několik let zpět v dosahování klimatických cílů. Nyní se podívejme na to, co by se stalo, kdyby jaderné elektrárny nahradily větrné a fotovoltaické zdroje. Je logické, že nahrazení jednoho bezuhlíkového zdroje druhým, nesníží přímo produkci skleníkových plynů, ale existují i další věci, které je třeba zvážit, například kapacitní faktor.
Kapacitní faktor je průměrný generovaný výkon za časové období přirovnaný k maximálnímu možnému množství vyrobené elektřiny za stejný čas. Jinak řečeno je to procentuální vyjádření toho, jaký podíl elektrické energie daný zdroj za časový úsek vyrobí, přičemž 100 % by znamenalo, že zdroj pracuje po celou dobu provozu na nominálním výkonu.
Větrné a solární elektrárny se řadí mezi zdroje s nejnižším kapacitním faktorem. To znamená, že na výrobu stejného množství energie je potřeba postavit zdroj o vyšším výkonu. Srovnejme tyto ukazatele u amerických jaderných, fotovoltaických a větrných elektráren za rok 2015:
| Zdroj | Instalovaný výkon | Podíl na celkové spotřebované elektrické energii | Kapacitní faktor |
| Jádro | 98 729 MW | 20% | 92,2% |
| Vítr | 73 992 MW | 4,7% | 32,5% |
| Fotovoltaika | 27 635 MW | 0,97% | 28,6% |
Pro nahrazení 98 GW instalovaného výkonu jaderných elektráren by si dle uvedených kapacitních faktorů vyžádalo 309 GW instalovaného výkonu ve větrných elektrárnách nebo 570 GW ve fotovoltaických elektrárnách. To ovšem neznamená, že vítr a Slunce nejsou hodnotnými zdroji čisté energie, ukazuje to ale důležitost a efektivitu jaderných zdrojů.
Co to znamená pro investory?
Tato jednoduchá analýza ukazuje, jak je těžké čelit energetickým regulátorům a politikům, kteří jadernou energetiku přehlíží. Dosluhující reaktory tak budou nejspíše nahrazeny fosilními zdroji, což pochopitelně povede ke zvyšování uhlíkových emisí. Možná ale jejich roli převezme obrovské množství větrných či fotovoltaických elektráren. Státy jako Illinois tak možná nakonec raději povolí dotace pro všechny formy čisté energie, které zahrnují i jaderné elektrárny.
Nedlouho poté, co Illinois zamítlo žádost o dotace jaderných elektráren, prošel v New Yorku tzv. Clean Power Standard, který poskytuje dotace pro větrné, sluneční a dokonce i jaderné elektrárny. Exelon na to reagoval schválením investic ve výši 300 miliónů dolarů do stávajících jaderných zařízení, zahrnující i odkoupení problémové elektrárny od Entergy za 100 miliónů dolarů.
Pokud se z tohoto kroku, který udělal New York, stane precedent i pro další americké státy, mohl by provoz jaderných elektráren být pro jejich provozovatele daleko výhodnější a zřejmě by nedocházelo k jejich dřívějšímu odstavování.
Zdrojem pro článek byl finanční web Motle Fool poskytující rady investorům.
Mohlo by vás zajímat:
Jak může vypadat energetika v USA v budoucnu ukazuje scénář prof. Jacobsona ze Stanford University v Kalifornii. Je možno dosáhnout 100% energie z obnovitelných zdrojů (slunce, voda, vítr, někde i geotermální energie) nejen pro výrobu elektřiny ale i pro dopravu, vyhřívání a chlazení budov i pro průmysl, a to do roku 2050.
Detailní rozbor vycházející z experimentálních meteorologických dat o každém US státě byl publikován a informace lze nalézt např na
news.stanford.edu/news/2014/february/fifty-states-renewables-022414.html
na internetu je i spousta další interaktivních výsledků modelů pro každý US stát. Nedávno totéž udělal prof.Jacobson i pro Evropu (tento model je zatím ve stádiu diskuse a připomínek).
Takže USA bez jaderných elektráren si lze lehce představit, není to nic nereálného, a technologicky vyspělý stát to dovede i realizovat. V USA mají 2-3 největší světové výrobce FV panelů, GE je jedním z předních výrobců větrných elektráren. Instalování 570 GW v solárních elektrárnách, je při současném tempu růstu FV v USA otázkou maximálně 20-25 let. Samozřejmě Američané budou vyřazovat JE postupně, vyřadí nejprve ty starší a nejvíce nebezpečné. Bude-li nějaká výstavba jaderných elektráren nových, tak zdaleka nenahradí uzavřenou kapacitu JE dožívajících. Samozřejmě plyn bude ještě pár desítek let důležitý pro energetiku USA, ale není pravda že dosluhující JE budou nahrazeny fosilními zdroji - je jasné že budou nahrazovány OZE.
USA bez jaderných elektráren si lze představit, ale takové představy se může dopustit pouze ekonomický analfabet. Potažmo lze si představit USA bez jaderných elektráren ale pak bychom si raději neměli představovat výsledky hospodaření veřejných rozpočtů USA.
Bohužel zelení vylízanci díky dotacím do oze parodií na elektrárny dostali energetiku USA do stejné pasti jako tu v EU - tedy bez dotací se nevyplatí stavět nové zdroje.
Podívejte se na energetický výhled USA do roku 2040 , emise CO2 budou podle plánu stejné jako dnes , jádro mírně poklesne OZE porostou, ale vzroste spotřeba. Ještě před 2 lety to vypadalo ,že svět míří ke stabilizaci spotřeby fosilních paliv ,ale poslední roky napovídají další dlouhodobý růst i když letos došlo k poklesu díky těžbě břidlic, jenže díky levné ropě , levnému uhlí a lacinějšímu plynu se už kola investic pohnula směrem k fosilním zdrojům takovým způsobem , že celosvětově budou emise růst patrně celé období až do roku 2040, pokles těžby uhlí je totiž přechodný a levné uhlí je ohromná příležitost pro země bez dokončené elektrifikace a levná ropa pro země s HDP podobným Číně ( Ropa +6,3% 2015) , kde lidé kupují své první automobily - tyto 2 faktory způsobí , že spotřeba fosilních paliv dál poroste a to i proto , že rozvojové a nedávno chudé země nemají staré technologie , které by mohly nahradit úspornými, jejich spotřeba tedy roste rychleji vůči růstu HDP než u vyspělých zemí a také proto ,že jejich současné HDP je založeno na ruční práci lidí, takže poměr HDP ku spotřebě energie je velmi příznivý ( Afrika)
To by mě zajímalo, co zajistí, že budou emise CO2 v USA 2040 stejné jako dnes. Spotřeba elektřiny neroste, výroba elektřiny z uhlí kolabuje, staví se převážně OZE a trochu plynu. Jak jednou dodělá uhelná energetika, tak dalším krokem bude tlak na hutě, aby přešly z redukce koksem na redukci methanem nebo elektřinou. Druhých 40% CO2 je z dopravy. Jenže počet najetých km už nemá kde stoupat a doprava se jednak začíná elektrifikovat a druhak EPA protlačila tak přísné CAFE pro spalováky, že bude jejich spotřeba během příštích 10-15 let muset klesnout cca o polovinu.
Asi si pletete výrobu oceli a výrobu surového železa. Zejména redukce metanem by asi byla poměrně dobrodružná Saturninovská akce :-). Redukce elektřinou zase jaksi nefunguje, elektřina sice dodá reakční teplo, ale kyslík je potřeba na něco navázat, aby se dostal z taveniny.
To, že něco neznáte, ještě neznamená, že to neexistuje. Pokud byste se chtěl dovzdělat, tak tady je krátce popsaná výroba surového železa pomocí přímé redukce např. methanem. Tady je fabrika v Hamburgu, která to reálně používá. Ocel následně dělají v elektrické obloukové peci.
Pokud chcete tvrdit, že redukce kovů elektřinou nejde dělat, tak doporučuji návštěvu nejbližší hliníkárny. Koukněte se jak to nejde.
No myslel jsem, že se bavíme o prvku Fe, ten se prý zpracovává v hutích a elektřinou se opravdu neredukuje. :-) Jinak díky za dovzdělání, ale samozřejmě nejde o přímou redukci metanem, ale plynem, který z něj vzniká, tedy oxidem uhelnatým. Nejsem samozřejmě odborník na hutnictví, ale nejsem si jist, zda je tato technologie opravdu univerzálně uplatnitelná a pak je samozřejmě otázka nákladů.
Opět stejný problém. Neumíte rozlišit mezi pojmy nejde a běžně se nedělá. Faktem ovšem na druhou stranu je, že v příštích 20 letech bude nejspíše "jen" pokračovat současný trend, kdy hutě budou zefektivňovat produkci. Před 30 lety potřebovaly na 1 kg oceli spálit 1 kg uhlí. Dnes je to polovina a to pořád ještě nehorázně plýtvají energií.
Tak o "plýtvání" energií v ocelárnách toho vím naopak docela hodně. Problém je v první řadě v tom, že hutě a ocelárny pracují s vysokými teplotami, takže z definice mají spoustu odpadního tepla, které ale ve vlastní ocelárně už prostě nemá využití (má příliš nízkou teplotu). Samozřejmě je možné s ním vytápět přilehlou městskou aglomeraci a v určitém rozsahu se to děje i u nás. Problém je, že ocelárny dnes díky politice EU neví, jestli tu za 5 let ještě budou a těžko podepíšou s někým smlouvu na dodávku odpadního tepla na 15 let. Bez toho se ale zase odběrateli nevyplatí stavět tepelnou síť pro odběr a rozvod toho odpadního tepla. K tomu přistupuje nesmyslné pojetí energetické účinnosti v EU, které bere v úvahu jen zlomek vyrobená ocel děleno vstupní energie. Využité odpadní teplo, tedy vlastně vedlejší energetický produkt nikoho nezajímá. Hutě a ocelárny jsou tak tlačeny do toho, aby odpadního tepla měly co nejméně, i když by často bylo mnohem levnější a efektivnější to odpadní teplo prostě využít, než se ho nákladně snažit omezit za pomoci evropských dotací. Teď se v Bruselu začal na odpadní teplo trochu měnit pohled a snad se blíží uznání, že je to fakticky bezemisní druhotný zdroj energie, ale než se to promítne do legislativy bude trvat asi ještě dost dlouho. Kdy ovšem bude v EU rozumná stabilita průmyslu, aby mělo smysl dělat dlouhodobé projekty, to je ve hvězdách.
Ten zlomek je samozřejmě vstupní energie děleno vyrobená ocel.
Abych to uvedl na pravou míru. Z čísel vyplývá, že je dobře, že se před 30-50 lety JE v USA stavěly, ale ty samé JE dnes v USA potřebují provozní podporu, protože si jinak nejsou schopny vydělat na stoupající náklady na údržbu.
Jejich hlavním problémem v Illinois je to, že neuspěly v aukci na regulační výkon a přišly tak o nejlepší kšeft, přitom jsou pod tvrdým cenovým tlakem. Na východ od nich se intenzivně těží plyn z Marcellus shale a na západ od nich se na pláních už běžně uzavírají kontrakty na větrnou elektřinu za 20-30 USD/MWh.
Ta čísla se mi zdají být podivná, neb nevychází stejně celková spotřeba vypočtená pro kontrolu pro každý zdroj zvlášť:
zdroj P/MW CF(%) R(%) Spotřeba/TWh
jádro 98729 92,2 20 3987
vítr 73992 32,5 4,7 4482
fv 27635 28,6 0,97 7138
Spotřeba = P*CF/R*365*24
1)Pro kapacitní faktor se (dřív???)používalo koeficient ročního využití výkonu, pravda je to delší spojení.
2) Jak na ty náhrady autor přišel? Z "prasáckého" přepočtu vyrobená kWh za vyrobenou kWh to taky nevychází(P1*CF1=P2*CF2; neznám-li P2).
3)797 TWh pro jadernou výrobu souhlasí.
Mne by jen zajímalo kde udělali atomteroristi chybu že jejich v ČEZku takzvaně "neexistující emise" způsobili že jsou divočáci na Šumavě jedovatí tak jako i spousty dalších míst na Zemi.
Zajimave doted jsem si myslel ze jedovati jsou hadi a pavouci, dekuji odted si dam pozor aby me nejaky divocak neustknul.
Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
Přihlásit se