Jaderná energetika ve Střední Evropě

DomůJaderné elektrárnyJaderná energetika ve Střední Evropě

I s ohledem na to, že na přelomu roku 2019 a 2020 se realizovalo několik kroků k zahájení výstavby nového bloku v Dukovanech, je zajímavé se podívat na současnost a perspektivy jaderné energetiky ve Střední Evropě. Energetiky jejich států mají řadu společných vlastností i odlišností. Je však řada důvodů, aby i kvůli jaderné energetice spolupracovaly a postupovaly koordinovaně a společně.

Kromě Polska všechny státy V4 provozují reaktory VVER440. V Česku jsou čtyři tyto bloky v elektrárně Dukovany, na Slovensku dva provozované bloky v elektrárně Jaslovské Bohunice a dva v provozu a dva ve výstavbě v elektrárně Mochovce a v Maďarsku pak čtyři bloky v elektrárně Paks. Kromě Mochovců všechny bloky byly dokončeny v osmdesátých letech. Zároveň se nedá předpokládat, že by se rychle postavila jejich náhrada. Je tak třeba usilovně pracovat na co nejdelší době jejich bezpečného provozování. Zde budou provozovatelé narážet nejen na technické výzvy, ale také na velmi intenzivní politický tlak z Německa a Rakouska na uzavření těchto bloků. V technické i politické oblasti bude velmi užitečná spolupráce a vzájemná podpora těchto zemí. Technicky a pravděpodobně ekonomicky je určitě možné provozování 50 i 60 let, tedy buď do třicátých, nebo dokonce čtyřicátých let. Kritickým problémem však bude politický odpor Rakouska a Německa.

Zmíněné bloky VVER440 bude potřeba nejpozději do čtvrt století nahradit novými zdroji. Doba výstavby nových jaderných bloků v Evropě je navíc velmi dlouhá. Proto je potřeba co nejdříve pracovat na jejich náhradě. Zároveň však by měly středoevropské státy v rámci celoevropské politiky snižování emisí nahradit své fosilní zdroje nízkoemisními. Podívejme se tak podrobněji na středoevropskou energetiku a její možnosti přispívat ke snížení emisí.

Středoevropské státy a nízkoemisní energetika

Všechny zmíněné středoevropské země mají jistě určitý potenciál pro využití obnovitelné energie. Ovšem vzhledem k jejich geografickým podmínkám je tento potenciál omezený. Vodní zdroje mají relativně vysoký příspěvek a potenciál využití na Slovensku, připomenu Vážskou kaskádu. Ten už je však i tam z největší části využit. Možnosti případné nové výstavby jsou už značně omezené a jsou často z ekologických důvodů problematické. Příkladem může být vyrovnávací stupeň Nagymaros, který Maďarsko nakonec nerealizovalo, či přečerpávací elektrárny v horských partiích Česka.

Větrné mořské pobřeží má pouze Polsko, v dalších státech jsou možnosti využití větru značně omezené. Hlavně Polsko a Maďarsko jsou intenzivní zemědělští producenti, i tak však ve výrobě energie lze jen omezeně spoléhat na biomasu. Konkuruje totiž produkci potravin a ekologické funkci krajiny. Při odchodu od uhlí tak pro všechny tyto státy existují pouze dvě možnosti. Buď v budoucnu přejdou na kombinaci plynu a obnovitelných zdrojů, nebo na kombinaci jádra a obnovitelných zdrojů. Nevýhodou plynu je, že je všechny tyto státy dováží. Zároveň je to fosilní palivo, při jehož těžbě, dopravě a spalování se intenzivně produkují skleníkové plyny. Přechod k nízkoemisní energetice tak v těchto zemích může zajistit pouze kombinace jaderných bloků a obnovitelných zdrojů. S využíváním plynu vyvstává hlavně pro Česko, Maďarsko a Slovensko ještě jeden problém. Jde o menší a velmi otevřené ekonomiky závisející na průmyslu a exportu jeho výrobků. Pro zajištění své konkurenceschopnosti tak potřebují zajištění bezpečných dodávek levné elektřiny. S využitím dováženého plynu to půjde těžko.

Česká republika má produkci elektřiny v současnosti okolo 88 TWh a spotřebu 74 TWh, je tak zatím exportérem elektřiny. Z uhlí vyrábí okolo 43 % a jádro zajišťuje okolo 34 % elektřiny. Má čtyři bloky VVER440 v Dukovanech a dva bloky VVER1000 v Temelíně. V nejbližších letech však dojde k odstavení několika uhelných bloků, které nesplní nové přísnější limity na emise. Česko tak přestane být exportérem a postupně začne mít potřebu importu elektřiny. Pokud chce realizovat cestu k nízkoemisní elektroenergetice, bude muset postavit přinejmenším náhradu Dukovan a dostavbu dvou bloků v Temelíně.

Slovensko je na cestě k nízkým emisím nejdále. V současné době je sice mírným importérem elektřiny, produkuje zhruba 27 TWh a spotřebuje 31 TWh. Po dostavbě dvou nových bloků v Mochovcích se však stane exportní zemí. Poslední dvě uhelné elektrárny, které zatím dodávají zhruba 10 % elektřiny, pak bude moci zavřít. Jaderné bloky v elektrárnách Jaslovské Bohunice a Mochovce zde poskytují už nyní okolo 55 % elektřiny. Připomeňme, že vodní zdroje zde dodávají okolo 15 % elektřiny. Slovensko tak v příštích pár letech dokončí přechod k nízkoemisní elektroenergetice. Pak bude potřebovat postavit náhradu za dosluhující bloky v Jaslovských Bohunicích. Slovensko je jedinou zemí v diskutované čtveřici, která má již odstavené jaderné bloky. Ukáže tak, jak je možné bezpečně zlikvidovat dosluhující bloky. Zde by mohlo pomoci získávat zkušenosti i ostatním. Důležité je to hlavně u bloku A1, kde proběhla jaderná havárie.

Maďarsko produkuje 31 TWh elektřiny a spotřebuje jí 44 TWh. Je tak jejím velmi silným importérem, dováží okolo 30 % svých potřeb. Z uhlí produkuje 15 % a z plynu pak 24 % elektřiny. Čtyři bloky VVER440 v elektrárně Paks jí dodávají 50 % výroby elektřiny. Tato země postoupila nejdále v přípravě výstavby nových jaderných bloků. Smlouva o výstavbě dvojice bloků VVER1200 už byla s Rosatomem uzavřena a probíhá příprava staveniště. Zároveň se pracuje na získání povolení ke stavbě. Vybírají se také subdodavatelé jednotlivých částí. Turbínu bude dodávat GE a systém pro kontrolu a řízení Framatom se Siemensem. I to by mohlo urychlit získávání licence. Jsou to totiž firmy s velmi širokými zkušenostmi z Evropské unie.

Polsko má pro přechod k nízkoemisní energetice nejhorší pozici. Jeho výroba a spotřeba elektřiny je zhruba stejná, okolo 165 TWh. Z uhlí získává okolo 80 % elektřiny a z plynu 6 %. Z obnovitelných zdrojů je nejvýznamnější vítr, který dodává 7 % a voda s 1,5 %. Výstavba prvních jaderných bloků je teprve v přípravě.

Jaderná elektrárna Temelín (zdroj ČEZ)

Pokrok v minulém roce

Podívejme se na pokrok v jaderné energetice jednotlivých středoevropských zemích v minulém roce. Nejdříve, co se povedlo v Česku. Důležitým úkolem je co nejefektivnější využití stávajících bloků. Jednou z možností jsou dodávky tepla z nich. Tuto službu zatím u nás poskytují v omezené míře.

V polovině března 2019 začal ČEZ budovat horkovod z Temelína do Českých Budějovic. Jeho délka bude 26 km a dokončit jej firma plánuje do dvou let. Dvě potrubí o průměru 80 cm budou nejméně 1,3 m pod zemí. Horkovod povede většinou podél silnice mezi Týnem nad Vltavou a Českými Budějovicemi. Na stavbě by mělo pracovat až 80 lidí. Ztráty tepla by měly být pod 3 %. Měl by zajistit zhruba 30 % tepla potřebného v Budějovicích.

Pokračují přípravy smluv potřebných pro zahájení stavby prvního nového reaktoru. Půjde o blok v Dukovanech. Investory nových jaderných zdrojů v Česku mají být dceřiné firmy energetické společnosti ČEZ – EDU II pro jadernou elektrárnu Dukovany a ETE II pro jadernou elektrárnu Temelín. V současné době se dolaďuje smlouva mezi státem a společností ČEZ o stavbě nového bloku v Dukovanech. Měla by být podepsána a zveřejněna na přelomu února a března. Dohoda má upravit práva a povinnosti obou stran. Soutěž na dodavatele by měla být vypsána v prosinci. Začít stavět by se mohlo v roce 2029 a dokončení by se tak dalo čekat kolem roku 2036. Účast v soutěži zatím předpokládá pět firem: ruský Rosatom, francouzská EDF, jihokorejská KHNP, čínská CGNP a americký Westinghouse.

Pokud by se současné dukovanské bloky provozovaly 60 let, byl by překryv provozu zhruba deset let. Pokud bude výkon bloku okolo 1200 MWe, je pro takový provoz chladící vody dostatek i s rezervou. Navíc se na elektrárně pracuje na snížení spotřeby chladící vody u stávajících bloků.

Pokud vše půjde úspěšně a bude se dále směřovat k nízkoemisní energetice, měla by se během následujících pěti let připravit i dostavba dvou bloků v jaderné elektrárně Temelín.

Slovensko dokončuje dva bloky VVER440. Ty se začaly sice stavět už v roce 1985, v roce 1992 však byla výstavba zastavena. Obnovena byla v roce 2008. Provází ji však velký počet zpoždění. V roce 2019 se už přiblížilo spuštění alespoň jednoho z nich.

Třetí blok elektrárny Mochovce už je dokončený a připravuje se k uvedení do provozu. V průběhu roku 2019 proběhla řada velmi důležitých testů. Klíčové jsou hlavně různé tlakové zkoušky a hydrozkoušky. Při prvních horkých hydrozkouškách se objevily některé nedostatky, takže se od poloviny prosince 2019 uskutečnily opakované testy. Při nich se reaktor a systémy prvního okruhu nahřály na teplotu 260˚C a natlakovaly na tlak 16,8 MPa. Do reaktoru se zavezly tepelné imitátory palivových souborů, které věrně simulovaly hydrodynamické podmínky během provozu.

Jaderná elektrárna Mochovce (zdroj Slovenské elektrárny)

Všechny naplánované testy byly vykonány. Úspěšně se zrealizovaly pevnostní tlaková zkouška primárního okruhu, tlakové zkoušky všech parogenerátorů i zkoušky záložních dieselových generátorů. Slovenský úřad jaderného dozoru tyto zkoušky označil za úspěšné a předběžně jsou hodnoceny jako vyhovující. Pozorovaly se dva nedostatky. Během nové zkoušky úřad zjistil problémy na součásti zařízení, které slouží k udržení stálého tlaku v primárním okruhu bloku. V hermetické zóně, kde jsou umístěna základní technologická zařízení, byla zase snížena kvalita vzduchu. Důvodem patrně byly výpary z použitých nátěrů.

Teď bude důležité, jak se podaří odstranit i tyto problémy. Na tom závisí i doba zavezení palivových souborů. Kdy přesně k tomu dojde, nelze zatím říci. Mělo by to však být v tomto roce.

Po spuštění třetího bloku se bude možné soustředit na dokončení bloku čtvrtého. Zde je však třeba vykonat ještě dost práce. Je tak pravděpodobnější, že jeho spuštění bude spíše dva než jeden rok po zprovoznění třetího.

Rozbíhá se příprava výstavby jaderné elektrárny Paks. Koncem června 2019 se zde slavnostně začalo s výstavbou servisních budov potřebných pro stavbu nových jaderných bloků. Celkově by jich mělo být 80, jde o administrativní budovy, montážní haly, sklady a další.

Polsko se dostalo v roce 2019 pod ještě větší tlak na snížení své uhelné produkce elektrické energie. Masivnější náhrada uhelných elektráren se u něj neobejde bez využití jaderných zdrojů. Dá se předpokládat, že tlak na odchod od uhlí v Evropské unii bude i nadále růst. Polsko tak plánuje v nejbližších letech zahájit výstavbu své první jaderné elektrárny. Do provozu by ji chtělo uvést již v roce 2033. Do roku 2043 by chtělo mít v provozu 6 reaktorů s celkovým výkonem 6 až 9 GWe. Reálný vývoj je však velmi otevřený.

Jihovýchod Evropy

S energetikou středoevropského prostoru je úzce provázán i jihovýchod Evropy, který také jadernou energetiku využívá a plánuje ji provozovat i v budoucnu. Bulharsko znovu obnovilo snahu dokončit rozestavěný projekt jaderné elektrárny Belene. Po celý rok 2019 probíhala příprava tendru na investora a dodavatele. Zároveň se Bulharsko snaží zapojit okolní státy, jako jsou například Černá hora a Makedonie. To by umožnilo zlepšit uplatnění výroby této elektrárny.

Do soutěže se podle konečné informace z 31 ledna 2020 přihlásilo pět zájemců: ruský Rosatom, korejská KHNP, čínská CNNC chtějí být strategickými investory a francouzská Framatom a americká GE jako dodavatelé. Silným kandidátem je v ní Rosatom, protože nedokončená elektrárna i s již dodanými komponentami je jeho provenience.

Rumunsko stále uvažuje o rozšíření elektrárny Černá voda a dokončení dalších dlouho rozestavěných bloků. Dlouhodobě jedná s čínskou firmou CNG jako potenciálním investorem. Pořád však je otevřenou otázkou, kdy a kdo nakonec bude bloky v Černé vodě dokončovat.

V Centru výzkumu v Řeži pracují na vývoji inovativního malého modulárního reaktoru Energy Well (zdroj UJV)

Shrnutí stavu v středoevropském regionu

Jak je vidět z předchozího přehledu, potřebují všechny státy V4 postavit nové bloky. Zvlášť velká potřeba je v Polsku. Je jasné, že zvláště přístup k financování výstavby a výběru dodavatele je rozdílný. Tato fáze je již dokončena v Maďarsku a ostatní státy budou pečlivě sledovat, jak úspěšně probíhá realizace projektu v této zemi. Je otázkou, jestli bude možná spolupráce už v této oblasti. Spojit zakázky by v případě požadavku na větší počet bloků od jednoho dodavatele mohlo vést k lepší cenové nabídce.

Jaderný průmysl je nejvíce rozvinutý v České republice. Je tak zde potenciál vysokého zapojení do případné výstavby v Česku i okolních státech. Spojit síly by bylo výhodné i v oblasti výchovy potřebných odborníků a rozvoji struktur jaderného dozoru, které jsou klíčové pro bezpečnost provozování jaderných zařízení. Rozvoj v této oblasti je nejdůležitější právě pro Polsko, které do klubu států využívajících jadernou energetiku teprve vstupuje.

Český průmysl se intenzivně angažuje v údržbě jaderných bloků i ve východní Evropě. Na Ukrajině jádro zajišťuje okolo poloviny produkce elektřiny. Provozují se tam bloky VVER1000 a VVER440, které naše podniky dobře znají. I to je důvod, proč se pro dostavbu bloků 3 a 4 Chmelnické jaderné elektrárny uvažuje o české firmě Škoda JS. Zahájení stavby se plánuje na rok 2021. Je však velkou otázkou, zda a kdy reálně dostavba proběhne. Pokud by k tomu došlo, byla by to pro český jaderný průmysl velká výzva a také zdroj zkušeností. Vzhledem k tomu, že se pracuje na propojení ukrajinské elektrické soustavy s evropskou soustavou ENTSO-E právě přes oblast spojenou s Chmelnickou jadernou elektrárnou, mohla by tato jaderná elektrárna pomoci v době, kdy začne mít střed a východ Evropské unie problém s nedostatkem stabilních zdrojů.

Na závěr je možné zmínit, že v principu všechny čtyři státy uvažují o možnosti využívat v budoucnu malé modulární reaktory pro výrobu elektřiny i centrální dodávky tepla. I spolupráce v této oblasti bude velmi užitečná. Do vývoje malých modulárních reaktorů se nejvíce zapojilo Česko. Známá je koncepce takového zařízení Energy Well připravovaného výzkumnou organizací ÚJV a.s. v Řeži. Ta v loňském roce získala patent na tento malý modulární jaderný reaktor. Podrobněji se na tato zařízení podíváme za chvíli. Zároveň společnost ČEZ konzultuje možnost spolupráce při zavádění malých modulárních reaktorů NuScale firmy NuSCale Power a BWRX-300 firmy GE Hitachi.

Chmelnická jaderná elektrárna (zdroj Wikipwedie, RLuts)