Jedrska energijaObnovljivi viri

Francoska in nemška pot do sonaravne družbe

Naši mediji in jedrski lobisti vztrajno ponavljajo, kako pravilna je francoska jedrska pot za zmanjšanje ogljičnega odtisa. Pravijo, da je jedrska tehnologija nizkoogljična in da lahko ključno prispeva k zmanjšanju toplogrednih plinov ter posledično omilitvi podnebnih sprememb. Nasprotno pa trdijo, da nemški energetski prehod iz fosilne in jedrske energije na obnovljive vire ni učinkovit in je predrag.

Z veseljem kažejo podatke, zbrane na Electricity maps o intenzivnosti ogljika oziroma ogljičnem odtisu elektrike. Recimo, na dan 28.3.2023 ob 23:00 uri je francoski indeks kazal 81 g CO2eq/kWh, nemški indeks pa 547 g CO2eq/kWh. Tudi grafika kaže, kako je Francija zelena, Nemčija pa rjava.

Ne glede na dvom v pravilnost vhodnih podatkov (jedrska elektrika po podatkih IPCC 2014 proizvaja 5 g CO2eq/kWh, elektrika iz premoga pa 230 g CO2eq/kWh glede na Zemljevid električne energije, povprečje 2021) bomo te podatke upoštevali.

Francoski skupni neuspeh

Leo Klimm, Spiegel, 18.3.2023, str. 67

Članek opisuje težave francoske jedrske avanture, ki se kopičijo. Upanja, da bo jedrska energija lahko zagotovila zanesljivo oskrbo z elektriko, je jalovo.

Nove tehnične napake v jedrskih elektrarnah in suša vplivajo na oskrbo Francije z električno energijo.

Trenutno proizvaja Francija 56% svoje elektrike iz jedrske energije, hkrati pa deluje zgolj 55% jedrskih elektrarn (33,8 GW od 61,4 GW), ostale stojijo zaradi okvar.

Štirje milimetri. Je to veliko ali malo? Štiri milimetre je ostalo od stene cevi, ki je skupno debela 27 milimetrov. Francosko jedrsko podjetje EDF je moralo priznati pogosto pomanjkljivost svojih reaktorjev. Toda še nikoli prej ni prišlo do tako globoke razpoke, kot je bila nedavno odkrita v zasilnem hladilnem sistemu v reaktorju Penly 1 v Normandiji. “Bili smo precej blizu puščanja,” je povedala Karine Herviou, namestnica vodje francoskega inštituta za zaščito pred sevanjem in za jedrsko varnost, IRSN.

Oblasti so podjetju EDF nemudoma naročile pregled več kot 200 zvarov, ki so razvrščeni kot kritični v 56 jedrskih reaktorjih v državi, da bi preprečili radioaktivne nevarnosti. Odkriti sta bili tudi dve drugi razpoki cevi, ki sta podobni tistim iz Penly 1, čeprav ne tako globoki. Zato marsikaterega pokvarjenega reaktorja ne bo več v omrežju.

Francoska jedrska industrija si tega ni predstavljala. Pravzaprav naj bi leto 2023 pomenilo začetek »jedrske renesanse«, ki jo je razglasil predsednik Emmanuel Macron. Preporod, s katerim se njegova država energetsko politično oddaljuje od Nemčije, ki namerava v nekaj tednih iz omrežja izklopiti še zadnji jedrski reaktor. Francoska skupščina je sprejela zakonu za gradnji šestih novih reaktorjev, Francoski parlament je potrdil gradnjo šestih novih jedrskih elektrarn EPR2. Vera Francije v jedrsko energijo se zdi neomajna – in je hkrati v nasprotju s problemi tukaj in zdaj: proizvodnji električne energije v prihodnjih mesecih grozijo nadaljnji izpadi.

Razmere poslabšuje trenutna zimska suša, ki poleti lahko povzroči pomanjkanje vode za hlajenje reaktorjev. Oboje usodno spominja na izredne razmere lansko poletje.

Francija je izgubila nekdanjo vlogo zanesljivega dobavitelja poceni jedrske energije v Evropi. »Časi, ko se je EDF proizvajal v izobilju, so mimo,« pravi Yves Marignac. Pariški strokovnjak z Inštituta Negawatt je član svetovalnega telesa jedrskega regulatorja ASN. Spada v manjšino jedrskih strokovnjakov v Franciji, ki so oddaljeni od jedrske industrije. »Razširitev nadzora bo neizogibno povzročila nove zaustavitve proizvodnje in s tem dvig cen,« napoveduje Marignac. Kmalu po tem, ko je 7. marca 2023 postalo znano o novi vrsti razpok v sistemih zasilnega hlajenja jedrske elektrarne, so se veletrgovci odzvali z občutnimi skoki cen.

Leta 2022 je zaradi težav s korozijo in vzdrževanjem začasno mirovala polovica reaktorjev, zaradi česar je EDF zabeležil 17,9 milijarde evrov izgube. Prvič po letu 1980 je Francija izvozila manj električne energije, kot jo je morala uvoziti. In še preden so se nove težave razvedele, je nacionalni operater omrežja RTE opozarjal na strukturno pomanjkljivost. V kolikšni meri bodo novoodkrite razpoke vplivale na proizvodnjo, je ključno odvisno od tega, ali bo jedrski regulator ASN prisilil nadaljnje zaustavitve. Vsaj v primeru Penly 1 domneva, da je bila gradnja zgrešena, in želi izključiti možnost podobnega površnega dela drugje.

Huda poškodba cevi v jedrski elektrarni Penly 1 je več tednov ostala skrita javnosti, saj je EDF na spletni strani jedrske elektrarne objavil le lakonično sporočilo – brez podatkov o globini razpoke. Z vidika podjetja ni razloga za preplah: ker ima reaktor dodatne sisteme za zasilno hlajenje, nevarnosti nesreče reaktorja naj ne bi bilo.

Drug velik problem, s katerim se sooča francoska jedrska industrija, je verjetno še težje rešiti kot popravilo površno zvarjenih cevi: podnebne spremembe. Dejstvo, da povzroča jedrska energija malo emisij CO2, zdaj velja za glavni argument njenih zagovornikov. Predvsem v Franciji pa postaja vse bolj jasno, kako ranljivi so reaktorji za posledice globalnega segrevanja. Po vladnih podatkih so reaktorji odgovorni za 31 odstotkov porabe vode v Franciji; samo kmetijstvo jo porabi več.

“Letos bo pomanjkanje vode verjetno še bolj prizadelo jedrske elektrarne kot lani,” pravi Marignac. Slike izsušene Loare so v vročem poletju 2022 obkrožile svet. Letos reke, na katerih stojijo elektrarne, imajo že zgodaj spomladi manj vode od dolgoletnega povprečja. Še hujše so posledice suše za hidroelektrarne. V Franciji z njim proizvedejo več elektrike kot z vetrom in soncem. Jezovi tradicionalno zagotavljajo osnovno obremenitev – v primeru ponovne oslabitve jedrske energije.

Kljub temu se Macron v prihodnosti še naprej zanaša na jedrsko fisijo. Prvi od tlačnovodnih reaktorjev tipa EPR2, o katerem zdaj razpravlja parlament, naj bi po možnosti začel obratovati leta 2035- predvidoma v Penlyju. In obstoječi reaktorji, ki so dejansko predvideni za delovanje 40 let, naj bi po željah vlade delovali 60 let ali celo več.

Tekma proti zatemnitvi

Martin Hesse, Benedikt Muller-Arnold,
Gerald Traufetter; Der Spiegel, 12, 18.3.2023

V tovarni v Mülheimu v Porurju upravlja inženir družbe Siemens Energy Thomas Thiemann simulator oskrbe z elektriko,  zaslono na dotik v velikosti biljardne mize, na katerega lahko postavi ali ponovno odstrani miniaturne elektrarne.

Na zaslonu na vrhu sobe zasveti navidezna pokrajina: mesto na izlivu reke, industrijski obrati, vetrne turbine na kopnem in v morju, sončne elektrarne, hidro elektrarne … Sonce sije, z morja piha enakomeren veter, energije je dovolj.

Thiemann na simulatorju pokaže, kaj se zgodi ob izpadu posamezne elektrarne. V prvem koraku iz omrežja umakne jedrske reaktorje, v drugem elektrarne na premog, v tretjem pa poveča obnovljive vire energije. Diagrami na drugem monitorju prikazujejo, kako padajo emisije CO2. To kaže na popoln energetski prehod. Potem pa Thiemann simulira oblačno vreme in brezvetrje. Opozorilni signali zdaj utripajo: zatemnitev, izpad električne energije.

Torej Nemčiji dejansko grozi izpad elektrike, če bo oskrba z elektriko odvisna predvsem od vetra in vremena?

Sredi aprila bodo iz omrežja izklopili še zadnje tri jedrske elektrarne. Po kratkem oživljanju med krizo cen plina želi Nemčija tudi končno opustiti podnebju škodljivo proizvodnjo električne energije iz premoga. V Porenju naj bi zadnje termoelektrarne na lignit zaprli do leta 2030. V skladu s koalicijsko pogodbo želi zvezna vlada tudi postopno opuščati rabo premoga v vzhodni Nemčiji do leta 2030.

Dvojni izhod iz jedrske energije in premoga je namenjen zaščiti podnebja in omejevanju tveganj jedrske energije. Ali bo do takrat dovolj omrežij, linij, pomnilnikov in nadomestnih rešitev? Premog in jedrska energija sta lani v Nemčiji zagotovila približno 39 odstotkov električne energije. Povpraševanje se bo povečalo, ko bodo toplotne črpalke na električni pogon nadomestile plinske grelnike v stavbah, ko se bodo motorji z notranjim zgorevanjem umaknili električnim avtomobilom in ko bodo v industriji fosilna goriva nadomestili s procesi, ki temeljijo na električni energiji.

Če mešanico električne energije spremljamo v daljšem časovnem obdobju, je za začetek spodbudna ugotovitev: veter in sonce, dva najpomembnejša obnovljiva vira energije, se načeloma dobro dopolnjujeta. Medtem ko sončne elektrarne predvsem poleti proizvajajo elektriko, je veter v drugih letnih časih močnejši. Lani so bili dnevi, ko je Nemčija preživela brez jedrske energije in energije na premog.

In vendar veter in sonce ne zmoreta sama. Težave se začnejo pri omrežjih, ki morajo prenašati velike količine zelene električne energije z obale s severa in vzhoda Nemčije do velikih porabnikov na zahodu in jugu.

Ko je bila leta 2011 sprejeta odločitev o postopnem opuščanju jedrske energije, so politiki predvidevali, da bodo novi prenosni daljnovodi zgrajeni pravočasno. Takrat ni nihče slutil, da bo Bavarska uvedla pravilo razdalje za vetrne elektrarne in nasprotovala daljnovodom. Tudi čezmejnih prenosnih daljnovodov ni, na primer do velikih črpalnih hidroelektrarn na Norveškem.

Temu je dodana še časovna bilanca. Medtem ko sončne elektrarne proizvajajo elektriko čez dan, jo zasebna gospodinjstva potrebujejo predvsem zvečer za kuhanje, ogrevanje ali polnjenje električnih avtomobilov.

In potem je tu še izpad. Približno dva tedna na leto ni sonca, podobno je z vetrom, statistično. V takih časih potrebuje Nemčija približno 60 gigavatov rezervnih kapacitet iz plinskih elektrarn, bioplinarn ali hidroelektrarn, sedaj ih ima zgolj 40 gigavatov.

Lepi novi energetski svet torej zahteva bistveno večjo instalirano moč, kot je na koncu porabljene električne energije – in kot jo ima Nemčija trenutno brez premogovnih in jedrskih elektrarn. Rezervne kapacitete bo treba pravočasno zgraditi.

Prihranki na kratek rok

Na Saškem-Anhaltu, v bivši tovarni klinkerja v industrijskem parku Zeitz, je podjetje Kyon Energy zgradilo delček novega energetskega sveta: na tisoče akumulatorskih celic, povezanih s kabli.

Na sončen dan, ko je električna energija na borzi poceni, lahko sistem polni in oddaja elektriko v omrežje zvečer, ko je električna energija potrebna in je dražja.

Hranilniki električne energije so v prihodnosti nepogrešljivi. Vetrne in solarne parke je treba že vedno znova omejevati, ker zmogljivost omrežij ne zadošča za prenos električne energije ob konicah. Skladiščni hranilniki električne energije so zasnovani tako, da prevzamejo presežek električne energije, ko so vodi preobremenjeni.

Hranilniki elektrike delujejo kot  alternativa elektrarnam na plin za rezervno napajanje.

Plin za prehod

Alarm pomanjkanja elektrike se je ustavil šele, ko se na simulator priključi elektrolizer: sistem, ki uporablja elektriko za proizvodnjo vodika in obratno, vodik za proizvodnjo elektrike. Če se za proizvodnjo vodika uporabi elektrika iz obnovljivih virov, se vodik šteje za zelenega.

S svojo visoko energijsko gostoto je vodik najboljši način za shranjevanje energije v velikih količinah in na dolgi rok. Tako kot zemeljski plin lahko vodik poganja turbine v elektrarnah in se tako spremeni nazaj v električno energijo. To predstavlja pomemben del razogljičenega in stabilnega energetskega sistema prihodnosti.

Potrebujejo plinske elektrarne, ki podpirajo vodik, kot hrbtenico sistema, ko obnovljivi viri energije ne zadoščajo. Prenos energije po plinovodih je odlična dopolnitev električnih prenosnih daljnovodov. Sodoben visokonapetostni daljnovod z enosmernim tokom (HGO) lahko prenese pet gigavatov, ko deluje več vetrnih elektrarn na morju. Veliki plinovodi bi lahko prenašali do 25 gigavatov.

Ideja je, da bi zemeljski plin postopoma nadomestili z vodikom. Plinske turbine delujejo z do 75 odstotki vodika, kmalu bodo na voljo tudi  tiste, ki delujejo na čisti vodik.

Težava je, da se premalo vlaga v plinske elektrarne, ki uporabljajo vodik. Krivo je določanje cene električne energije. V tako imenovanem sistemu vrstnega reda zaslug določa zadnja elektrarna, ki je še potrebna, ceno za vso prodano električno energijo. Medtem, ko vetrne elektrarne in solarni parki proizvajajo z majhnimi stroški, imajo plinske elektrarne, zaradi še vedno visoke cene plina, visoko ceno elektrike. Obnovljivi viri energije lahko torej ustvarijo ogromne dobičke. Kdo pa naj gradi nove plinske elektrarne?

Vendar plinske elektrarne niso slepa ulica, če so pravilno uporabljene. Samo z zamenjavo goriva, vodik namesto zemeljskega plina, bo iz ene elektrarne zmanjšalo emisije CO2 do 60 odstotkov. Po letu 2030, ko bo vodika dovolj, naj bi tri plinske elektrarne predelali. Investicija 1,6 milijarde € se bo povrnila,  saj delujjeo v soproizvodnji, toploto dovajajo v omrežje daljinskega ogrevanja.

Zanesljiva pravila za naložbe

Predvsem država bo morala ukrepati, če bo želela zagotoviti prihodnjo potrebo po plinskih elektrarnah. Pomembna je “varnost načrtovanja”. Gradnja plinske elektrarne traja tri do pet  let, zato je nujno, da se investicijske odločitve sprejmejo čim prej.

Zvezni minister za gospodarstvo Robert Habeck (Grüne) namerava do poletja predstaviti zasnovo za pospešitev gradnje plinskih elektrarn. Mnistrstvo ocenjuje “potrebo po širitvi in posodobitvi”, kot piše v dokumentu ministrstva, na 17 do 25 gigavatov do leta 2030. To ustreza proizvodnji 12 do 18 običajnih velikih elektrarn.

Da bi privabil vlagatelje, Habeck očitno namerava razširiti zakon o obnovljivih virih energije. S tem naj bi nadomestili visoke stroške, ki jih imajo operaterji elektrarn z zamenjavo poceni ruskega zemeljskega plina. Minister se izogiba celoviti reformi trga z električno energijo. Čeprav je Evropska komisija predstavila predloge, kako namerava prestrukturirati trg, načrt tudi ne predvideva večjih posegov v cene.

Zvezna agencija za omrežja je prav tako zaskrbljena glede stabilnosti omrežij. Med “sistemsko pomembne” je medtem uvrstila 28 blokov elektrarn na nafto in premog z zmogljivostjo dobrih deset gigavatov.

Habeck sicer ne pričakuje, da bi se razprava o nadaljnjem podaljšanju življenjske dobe jedrskih elektrarn znova razplamtela. Nezadovoljen pa je s hitrostjo širitve obnovljivih virov energije, ki bi bila nujna, da bi najprej nadomestili izgubo instalirane moči. Čakajo na odobritev vetrne elektrarne z močjo devet gigavatov, minister upa, da jih bodo letos dobili štiri do pet gigavatov.

Cenovne spodbude za potrošnike

Koliko akumulacijskih in rezervnih elektrarn bo Nemčija na koncu potrebovala, je odvisno ne nazadnje od tega, kako dobro ji bo uspelo uskladiti porabo električne energije z vetrom in soncem.

Z razmahom zelene elektrike so se pojavili novi vzorci, kot je cenejša elektrika ob takšnih jutrih. Z visokimi cenami električne energije so vsote, ki jih je mogoče prihraniti, postale veliko večje. Večji potrošniki uporabljajo modele napovedi, da poskušajo kupiti več električne energije, ko so cene nizke.

To tako imenovano upravljanje obremenitve bo vplivalo tudi na potrošnike. Zvezna vlada želi dovoliti omrežnim operaterjem, da v prihodnosti krmilijo delovanje številnih toplotnih črpalk v hišah in polnilnih omaric za električne avtomobile, ob pomanjkanju elektrike v lokalnem električnem omrežju. To bi lahko zmanjšalo zajamčeno zmogljivost, ki jo mora Nemčija ohraniti, za 40 gigavatov.

Ko so digitalni števci električne energije, tako imenovani pametni števci, postali standardna oprema vsakega gospodinjstva, se je bistveno več ljudi lahko prijavilo na fleksibilne cene električne energije in izkoristilo nihanje cen. Z drugimi besedami, ogrevanje s toplotnimi črpalkami, pranje, pomivanje in polnjenje avtomobilov, ko je poceni.

Kritika energetskega prehoda brez osnove

Norčevanje iz nemške energetske politike, »Kako vreči stran 500 milijard evrov« ni primerna. Res je nemška proizvodnja električne energije bolj umazana (iz vidika izpustov CO2) kot francoska, kljub 500 milijardam evrov, ki jih je Nemčija v preteklih dveh desetletjih vložila v sončne elektrarne in vetrne turbine, in Francija »samo« 200 milijard v jedrske obrate, vendar je treba upoštevati več stvari.

Od vseh šestih jedrskih reaktorjev EPR1600 redno obratujeta le Taishan 1 in Taishan 2. Olkiluoto 3 je še v poizkusnem obratovanju pod delno obremenitvijo,  ostali trije pa še nekaj let zanesljivo ne bodo na omrežju. Jedrska renesansa iz leta 2001 je neslavno propadla, le reklamni slogan so leta 2023 reciklirali.
  • Leto 2023 naj bi pomenilo začetek »jedrske renesanse«. O »jedrski renesansi« so Francozi govorili že pred več kot 20 leti, ko so razvili edini evropski reaktor na trgu, EPR-1600 MW.  Vendar je ta reaktor generacije III+ neslavno v težavah, zaradi prekoračitev stroškov in zaradi zamud gradnje pri Flamanvillu 3 v Franciji, Olkiluoto 3 na Finskem in obeh Hinkley Point C v Veliki Britaniji.
  • Neprimerno je, da politika rine v gradnjo novih jedrskih elektrarn, preden pospravijo odpadke starih.
  • Leta 2022 je bila Francija velik uvoznik elektrike, prvič po letu 1980, Nemčija pa izvoznik (torej je Nemčija pomagala Franciji).
  • Po letu 2030 pa bo Nemčija proizvajala »zeleno« elektriko iz obnovljivih virov, brez izpustov CO2, Francija pa se bo vedno bolj spopadala z jedrskimi težavami.
  • Nemčija se bo, s prehodom na obnovljive vire, otresla odvisnosti od ruskih energentov in postala energetsko neodvisna.
  • Francija se, z nadaljevanjem jedrske avanture, vedno bolj podreja Rusiji. Francoska jedrska industrija je prepletena z Rusko, ima podpisano dolgoročno pogodbo z Rosatomom in uvaža uran iz tudi Rusije.
  • Sončna in vetrna energija sta leta 2022 v Evropi občutno prispevali k omilitvi energetske krize, ki je bila posledica Ruske vojne v Ukrajini, okvar jedrskih reaktorjev v Franciji in suše. Leta 2022 sta veter in sonce proizvedla rekordno petino električne energije v EU (22 %), s čimer sta prvič prehitela fosilni plin (20 %) in ostala nad energijo iz premoga (16 %). Pravzaprav sta sonce in veter nadomestila večino izpada elektrike zaradi nedelujočih jedrskih elektrarn, plinskih elektrarn in hidroelektrarn, le eno šestino je nadomestil premog.
Največji delež izpada elektrike zaradi okvar jedrskih reaktorjev in suše sta nadomestila veter in sonce.

Ključna je vizija za prehod v sonaravno, trajnostno družbo. Nemčija jo ima, Francija je nima. Bo zato odločitev, komu slediti, Franciji ali Nemčiji, kaj lažja?

Sorodni članki

Jedrski odpadki v Sloveniji-povzetek

Matjaž Valenčič

Resolucija Državnega zbora o jedrski energiji je v nasprotju z zakonodajo in Ustavo Slovenije – komentarji 

Matjaž Valenčič

Razpoka v jedrski cenzuri

Matjaž Valenčič

Komentiraj