Teme

Tražilica

Nuklearke u usporedbi s ostalim energetskim postrojenjima

Emisije stakleničkih plinova i nestabilnosti na svjetskom tržištu energenata karakteriziraju elektrane na fosilna goriva. Mali proizvodni kapaciteti, zauzeće velikih površina i skupoća projekta je vezana uz obnovljive izvore. Hidroelektrane su jedine konkurentne fosilnim i nuklearnim elektranama, ali imaju znatan utjecaj na prirodne ekosisteme, a najveća opasnost dolazi od pucanja brana. Nuklearne elektrane imaju velike proizvodne kapacitete, ekološki su poželjne jer nema emisije stakleničkih plinova, imaju dugi radni vijek i stabilno tržište urana. Međutim, javnost ih uglavnom ne prihvaća jer za vrijeme pogona stvaraju Glossary Link radioaktivni otpad, iako za njega postoji tehnologija sigurnog i trajnog odlaganja. Vidimo da svaki energetski objekt na određen način ipak utječe na okolinu – pitanje je samo koliko je taj utjecaj opravdan s obzirom na proizvedenu električnu energiju.

Prirodni plin, nafta, naftni derivati i ugljen još donedavno su predstavljali temelj proizvodnje električne energije na svjetskoj razini. Nestabilnost cijena i rizik koji pogađaju današnje tržište energetskih sirovina pokazuju sve manje mogućnosti za osiguravanje dostatnih količina potrebnih za neprekinutu proizvodnju električne energije, koja bi pratila svjetske trendove u potrošnji. Osigurati raspoloživost i dostupnost ovih energenata predstavlja dodatnu težinu, jer je njihova uloga presudna i u drugim granama industrije. Kao primjer, možemo navesti ulogu prirodnog plina u domaćinstvima te nafte i naftnih derivata u prometu. Možemo zaključiti da je stoga neracionalno trošiti takve sirovine za proizvodnju električne energije jer su predragocjene, a njihove zalihe su konačne. Potrebno je, dakle, racionalizirati njihovo korištenje.

Unatoč tome, ugljen se i dalje primarno koristi za proizvodnju električne energije (39% električne energije u svijetu), ali je ekološki izrazito neprihvatljiv, zbog emisije stakleničkih plinova i stvaranja kiselih kiša. Hidropotencijali su odavno iskorišteni u svim ekonomski isplativim područjima. Njihov utjecaj na okoliš je vidljiv u velikim akumulacijama, promjeni mikroklime i opasnosti od pucanja brane. Obnovljivi izvori (sunce, vjetra, biogorivo i sl.) svojim skromnim proizvodnim kapacitetima čine samo dopunu za pokrivanje bazne potrošnje. Problemi kod njih su vezani uz nestabilnost proizvodnje električne energije jer ona ovisi o suncu/vjetru, zatim tu su velike površine instalacija i velike početne investicije. Nuklearne elektrane nemaju emisiju stakleničkih plinova, zauzimaju malu površinu, imaju dugi radni vijek (40-60 god) i stabilnu proizvodnju. Tržište urana je daleko stabilnije u odnosu na fosilna goriva, što utječe na sigurnost isporuke i konkurentnost cijene električne energije proizvedene u nuklearnim elektranama.

Danas se sve češće govori o nuklearnoj renesansi što je vidljivo u povećanom intenzitetu gradnje nuklearnih energetskih reaktora diljem svijeta. Tu se posebno ističe Kina po svojem nuklearnom programu u kojem gradi reaktore nove generacije – 7 ih je u gradnji, a 10 čeka početak konstrukcije.

Očito je da su nuklearne elektrane jedini energetski izvori koji mogu zadovoljiti povećanje svjetske potrebe za električnom energijom na ekonomičan, ekološki i siguran način.

Kod hidroelektrana postoji problem što su one već davno instalirane na većini ekonomsko prihvatljivih područja, te je hidropotencijal gotovo iskorišten. Kod korištenja hidroenergije brane predstavljaju potencijalno najveću opasnost po okolinu. Pretvaraju prirodne tokove u umjetna akumulacijska jezera koja uništavaju prirodnu ljepotu i podižu razinu podzemnih voda, te su rizične za okolno stanovništvo. Primjer je potres u Kaliforniji 1971. godine kada je skoro došlo do popuštanja brane Van Norman u San Fernandu. Na svu sreću, akumulacija je tada bila napola puna, a stručnjaci su procijenili da je moglo biti i do stotinu tisuća žrtava. Do sada je više od 100 brana popustilo u SAD-u. Najteža nesreća se desila 1979. u Indiji (Morva), gdje je katastrofalno popuštanje brane uzelo preko 3000 života.

Katastrofalna popuštanja brana kroz povijest

Kod termoelektrana na fosilna goriva štetan utjecaj na okoliš počinje od same proizvodnje goriva i njegovog transporta, pa sve do sagorijevanja gdje dolazi do emisije štetnih plinova i čestica. Nesreće u rudnicima ugljena su jako česte (Kina) i svake godine odnose stotine života. Poznate su također i nesreće na morskim naftnim platformama gdje je do sada više stotina ljudi izgubilo živote. Sagorijevanjem krutih i tekućih goriva u elektranama nastaje niz štetnih plinova, od kojih je najopasnija emisija ugljičnog dioksida CO2 i sumpornog dioksida SO2, koji doprinose globalnom zatopljenju i stvaranju kiselih kiša.

Obnovljivi izvori energije, koji su danas toliko popularni u medijima, jednostavno ne mogu značajnije doprinijeti u globalnoj proizvodnji električne energije, jer imaju prvenstveno male proizvodne kapacitete. Vjetroelektrane proizvode električnu energiju samo kada ima vjetra, što se ne mora poklapati s režimom potrošnje. Isti je problem i sa solarnim elektranama – velike financijske investicije i proizvodnja električne energije samo kada ima sunca. Radna površina koju zauzimaju takve elektrane s pratećim objektima je također faktor koji se mora uzeti u obzir. Primjerice, elektrana na biomasu snage 1000 MW zauzela bi površinu od 300000 km2, na bioulje 24000 km2, na vjetar (100-200) km2 a na fotonaponske ćelije nekih (20-100) km2. Za nuklearne elektrane je potrebno do 1 km2. Uloga obnovljivih izvora energije će sigurno u budućnosti rasti, ali treba imati na umu da takvi izvori energije čine samo nadopunu postojećim konvencionalnim tehnologijama, koje pokrivaju bazna opterećenja u elektroenergetskoj mreži. Njihovi proizvodni kapaciteti su suviše mali da bi značajnije doprinijeli. Osim toga, cijena proizvodnje električne energije u takvim postrojenjima je još uvijek veća od one koju mogu ponuditi klasične elektrane. Od obnovljivih izvora u Hrvatskoj se najviše grade vjetroelektrane, zatim male hidroelektrane, te termoelektrane na otpad u drvnoj industriji i šumarstvu koje bi proizvodile tehnološku paru.

Nuklearne elektrane su nakon nesreće u Černobilju doživjele ogromnu nepopularnost, što je drastično usporilo njihovu daljnju gradnju. Usvajanjem poboljšanih sigurnosnih normi u narednim desetljećima one počinju opravdavati status sigurnog i pouzdanog izvora električne energije. To se manifestira njihovim sve većim udjelom u svjetskoj proizvodnji električne energije, koja danas iznosi oko 16%.

Tržište urana kao sirovine je puno stabilnije u odnosu na tržište klasičnih energenata, kao što su npr. nafta, plin i ugljen. Raspoloživost mu je velika i u svijetu ga ima dovoljno za prespektivni razvoj nuklearne energetike. Cijena mu može varirati, ali važno je naglasiti da su te promjene izrazito blage i ne mogu eskalirati kao cijena nafte i plina. Također, u nuklearkama se mogu prikupiti višegodišnje zalihe nuklearnog goriva što nije slučaj s naftom, plinom ili ugljenom kod kojih zalihe mogu potrajati tek koji mjesec. Sigurnost opskrbe je stoga neupitno bolja kada govorimo o nuklearnom gorivu. Među prednostima izgradnje nuklearne elektrane valja istaći i dugi radni vijek. NE Krško ima licencirani radni vijek od 40 godina (pogon do 2023.), a Slovenija će zasigurno zatražiti dozvolu za produljenje rada od 20 godina. U mnogim američkim nuklearkama 2 generacije, kojoj pripada i Krško, dozvoljeno je produljenje radnog vijeka sa 40 na 60 godina, pod uvjetom da se zadovolje sigurnosne norme. Trenutno se u svijetu grade nuklearne elektrane 3 generacije kojima je radni vijek između 60 i 80 godina, a one iz 4 generacije, koje se teoretski razmatraju, trebale bi proizvoditi električnu energiju i do 100 godina. To je znatno dulje od većine elektrana koje koriste plin, naftu ili ugljen. Uz uznapredovalu građevinsku tehnologiju niti vrijeme gradnje više ne predstavlja ograničavajući faktor kao nekada. Za interdisciplinarna istraživanja lokacije potrebno je dvije do tri godine. Nakon toga nuklearna elektrana se može izgraditi u roku do pet godina. Međutim, prednosti korištenja nuklearne tehnologije ipak moramo svesti na najznačajniju, a to je utjecaj na okoliš i pitanje globalnog zatopljenja zbog emisije stakleničkih plinova. Danas je znanost nedvojbeno dokazala da je krajnje vrijeme da se poduzmu hitni koraci protiv globalnog zatopljenja.

Ako se usporede različite tehnologije pretvorbe energetskih sirovina u termičku energiju, može se uočiti veliki nesrazmjer. Ilustrirajmo to na primjeru elektrane od 1000 MW i pogledajmo njezine potrebe za gorivom. Za godišnji rad elektrane od 1000 MW potrebno je 2,3 milijuna tona ugljena (23 transportna broda) za termoelektranu na ugljen, zatim 1,4 milijuna tona nafte (7 tankera) za termoelektranu na naftu (mazut), oko 1,1 milijuna tona prirodnog plina (16 tankera) za termoelektranu na prirodni plin i 30 tona nuklearnog goriva (3 kamiona) za pogon nuklearne elektrane. Vidimo da je u nuklearnoj elektrani oslobođena najveća energija po jedinici mase goriva. Očita je ušteda u masi (volumenu) goriva, njegovom transportu i skladištenju.

Proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama sigurnija je nego kod ostalih tipova elektrana. U studiji švicarskog instituta Paul Scherrer iz 2001. godine analizirano je 4290 nesreća povezanih s proizvodnjom električne energije. Rizik energetskog postrojenja je dan kao broj smrtnih slučajeva po milijardi proizvedenih kWh električne energije (TWh). Pokazalo se da je najveća smrtnost kod hidroelektrana (101 slučaj po TWh), zatim slijede termoelektrane na ugljen (39 slučajeva po TWh) i plin (10 slučajeva po TWh) te nuklearne elektrane (1 slučaj po TWh - uključujući i černobiljsku nesreću).

Francuska je jedina država Europe koja nije zaustavljala svoj nuklearni energetski program, bez obzira na nesreće kroz povijest. Ona pokriva skoro 80% potreba za električnom energijom iz nuklearnih elektrana. Rusija i Ukrajina su revitalizirale svoje programe i imaju u izgradnji/planu nekoliko novih reaktora. Finska je aktualna po gradnji evolutivnog tlakovodnog reaktora ( Glossary Link EPR) snage 1500 MW u Olkiluotu. U sljedeća dva desetljeća predvodnici gradnje nuklearnih elektrana bit će vodeće azijske zemlje (Japan i Južna Koreja) te one u razvoju (Kina, Indija, Pakistan). Naglasak će biti u gradnji reaktora 3. generacije s unaprijeđenom pasivnom sigurnošću (AP-1000 i SBWR).

Trenutno je u svijetu oko 440 energetskih reaktora u pogonu (197 u Europi) koji proizvode struju zahvaljujući tehnologiji koja iskorištava oslobođenu energiju prilikom raspada atomske jezgre na dva fisijska fragmenta. Gledano po zemljama, najviše ih je u SAD-u (104), zatim u Francuskoj (59), Japanu (55), Rusiji (31), Južnoj Koreji (20), Velikoj Britaniji (19), Kanadi (18), Njemačkoj i Indiji (17), i u Kini (11). U Mađarskoj i Slovačkoj, državama s kojima se rado uspoređujemo po pitanju energetskog razvitka, ih je 4 odnosno 5. Ako pak govorimo o članicama Europske unije koje najviše električne energije dobivaju iz nuklearki, prvo mjesto definitivno zauzima Francuska koja 79 % potreba namiruje iz takvih elektrana. Među vodećim zemljama su i Litva sa 65 %, Slovačka sa 58 %, Belgija sa 54%, Ukrajina sa 48% , Švedska sa 47%, Švicarska sa 44%, Bugarska sa 42%, Mađarska sa 37%, Slovenija sa 37%, te Češka za 31%. Hrvatska iz NE Krško pokriva oko 17% posto svojih potreba za električnom energijom.

Prednosti nuklearnih elektrana:

  1. Konkurentna cijena proizvedene električne energije.
  2. Raspoloživost elektrane i stabilna cijena urana.
  3. Dugoročna perspektiva korištenja nuklearne energije u svjetskoj elektroenergetici.
  4. Povoljan utjecaj elektrane na okoliš (niski eksterni troškovi, nema emisija CO2).

Mane nuklearnih elektrana:

  1. Viša financijska investicija i duže vrijeme gradnje (4-5 godina).
  2. Nepotpuno prihvaćen način konačnog odlaganja odzračenog nuklearnog goriva i visokoradioaktivnog otpada.
  3. Mogućnost proliferacije nuklearnih materijala (proizvodnja plutonija za vojne svrhe).
  4. Neprihvaćanje javnosti.