Блог | Проблеми "мирного атома"
В Україні триває війна. Проте, на другий рік війни ми все ще значною мірою залежимо від поставок з боку агресора – чи то газ, вугілля, ядерне паливо чи електроенергія. Безумовно, досягнуто значного прогресу у диверсифікації джерел постачання ресурсів, утім казати по досягнення повної енергетичної незалежності зарано.
В Україні понад половина усієї електричної енергії у 2015 році була вироблена атомними електростанціями. 15 блоків АЕС на 4 станціях забезпечили генерацію 53,7% всієї виробленої електроенергії. За наявної системи енергоринку, де встановлюються тарифи на електроенергію за типом електростанції, переважання АЕС (з найнижчим тарифом, на сьогодні – 419 грн за МВт.г при тому що середня закупівельна ціна електроенергії в ОРЕ майже вдвічі вища) у електробалансі дозволяє тримати тарифи для промислових споживачів на більш низькому рівні, ніж це було б за більшої ваги ТЕС чи альтернативних джерел енергії (сонце, вітер). Враховуючи складну економічну ситуацію в державі, така структура генерації дещо полегшує стан промисловості, зменшуючи собівартість продукції.
До останнього часу важливою проблемою була фактична монополія російського постачальника палива ТВЕЛ на українські АЕС, що в умовах гібридної війни з РФ ставило під загрозу енергетичну безпеку держави. Проте, у березні 2015 року Південноукраїнська АЕС успішно виконала завантаження на третьому блоці модернізованого палива ТВС-WR виробництва американської компанії Westinghouse. У 2016 році очікується, що 3 з 15 блоків будуть працювати на цьому паливі, а до 2020 року – половина усіх реакторів України.
Поточна ситуація з АЕС у світі і місце України
За даними МАГАТЕ, станом на лютий 2016 року у світі знаходилось в експлуатації 442 працюючі комерційні ядерні реактори у понад 30 країнах з сукупною потужністю понад 380 ГВт, які разом забезпечують приблизно одну десяту світового попиту на електроенергію. Після затишшя викликаного чорнобильською катастрофою, у 2000х роках знову активізувалось будівництво нових блоків. Безперечним лідером у цьому питанні є Китай, який у 2015 році підключив до мережі 8 реакторів з 10, які підключено в усьому світі. Є доволі чітка динаміка: у Західній Європі кількість реакторів скорочується, передусім через рішення Німеччини відмовитись від атомної енергетики, у той час як у Східній Європі (Словенія), СНД (Росія, Білорусь) та країнах Азії (Китай, Індія, Південна Корея) зростає. На сьогодні 15 країн світу будують 66 реакторів - у цей перелік включено і плановані два реактори на Хмельницькій АЕС.
Графік 1. частка генерації АЕС у сукупному виробництві електроенергії у топ-15 країн з найвищою часткою
Джерело: МАГАТЕ
На 2014 рік (дані за 2015 рік поки що відсутні) Україна займає четверте місце у світі по частці генерації АЕС у сукупному виробництві електроенергії – між Угорщиною та Бельгією (див. графік 1). Хоча Україна має значні наявні потужності, їхнє використання істотно відстає від світових лідерів, що означає збільшення витрат на одиницю виробленої енергії (див. таблицю 1). Ми відстаємо не лише від високорозвинутих країн, як то США чи Швейцарія, а й від таких технологічно співставних країн ЦСЄ як Словенія, Румунія чи Болгарія. При чому це не питання "провалу", що припав на якійсь окремий блок через ремонт або іншу технічну зупинку, а загальна ситуація (див. таблицю 2).
Таблиця 1. Коефіцієнт доступності електроенергії, 2012-2014 рр., від найбільшого до найменшого
2012
2013
2014
середнє за 2012-2014
Румунія
92.6
93.5
94.1
93.4
Фінляндія
91
93.5
93.7
92.7
Словаччина
90.4
92
90.7
91
Словенія
86.5
83
100
89.8
Сполучені Штати Америки
86.5
90.1
91.8
89.5
Німеччина
90.5
88.6
89
89.4
Китай
89.2
89.5
86.9
88.4
Болгарія
88.5
86.7
88.8
88
Угорщина
89
86.5
88.1
87.9
Бразилія
92
83.9
87.1
87.7
Швейцарія
84.8
86
90.8
87.2
Іспанія
88.7
84.5
87.9
87
Чеська Республіка
86
86.4
83.8
85.4
Південна Африка
77.4
84
90.8
84.1
Канада
79.1
81.1
85
81.8
Південна Корея
81.6
75.8
85.7
81
Аргентина
71.9
74.3
95.8
80.7
Нідерланди
86.9
63.7
91.2
80.6
Росія
80.6
77
81
79.5
Мексика
62.6
97.6
78.4
78.8
India
77.3
78.4
80.1
78.6
Пакистан
84.3
72.8
77.4
78.3
Франція
76
76
79.6
77.2
Україна
75.2
76.5
77.5
76.4
Об'єднане Королівство
77.1
78.8
70.3
75.4
Швеція
74.5
76.6
74.7
75.3
Бельгія
74.1
78.1
61.6
71.2
Вірменія
66.4
64.4
67.3
66
Іран, Ісламська Республіка
0
95.1
56.4
64.2
Японія
4.3
3.5
0
2.6
Джерело: МАГАТЕ
Таблиця 2. Використання встановлених потужностей блоків АЕС України
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
ХАЕС-1
80.3
83.0
78.5
76.7
79.2
83.7
84.9
82.6
42.7
ХАЕС-2
86.3
86.7
59.3
70.2
70.6
82.3
70.9
84.4
81.4
РАЕС-1
74.7
62.3
73.1
3.4
62.6
75.4
68.5
45.2
88.1
РАЕС-2
79.8
63.2
80.2
77.0
46.5
67.2
77.8
68.2
66.6
РАЕС-3
55.4
63.9
75.2
37.7
69.8
71.4
65.0
72.9
66.6
РАЕС-4
51.8
66.8
52.4
64.9
73.7
65.7
75.0
60.6
74.2
ПАЕС-1
76.2
62.0
82.6
45.6
61.9
60.4
78.2
21.2
77.2
ПАЕС-2
73.4
75.0
79.4
76.9
77.6
72.6
71.9
73.8
73.9
ПАЕС-3
51.6
64.0
54.6
64.2
63.0
64.6
48.6
56.8
71.0
ЗАЕС-1
82.9
83.2
74.6
79.1
79.2
73.2
74.2
69.9
68.0
ЗАЕС-2
79.8
84.9
81.0
73.6
80.2
74.0
72.5
70.4
75.8
ЗАЕС-3
72.7
79.7
82.0
78.2
75.9
81.6
74.0
65.1
75.5
ЗАЕС-4
79.6
84.4
72.3
73.6
76.8
76.4
76.7
77.0
79.1
ЗАЕС-5
80.7
83.4
83.1
80.5
78.2
75.5
84.2
83.0
71.2
ЗАЕС-6
82.4
81.2
76.2
83.7
79.1
82.0
82.8
76.4
80.6
Джерело: МАГАТЕ
Звичайно, основне зростання потужностей у поточному лідері переходу на атомну енергетику – Китаї -відбуватиметься за рахунок побудови нових блоків. Проте, будівництво нових блоків – не єдиний шлях нарощування потужностей. У багатьох країнах зростання потенціалу АЕС відбувається в результаті підвищення потужності існуючих блоків. Це є економічно ефективним способом залучення нових потужностей без необхідності нарощування відповідної пропускної спроможності мережі. Так, США – країна з найбільшою кількістю реакторів (99 блоків загальною потужністю 99,2 ГВт, або 25,8% загальносвітової потужності АЕС) планує побудувати лише 5 нових блоків, зосередившись на модернізації наявних потужностей. За останні 35 років сукупна потужність АЕС у США зросла з 97,1 ГВт до 99,2 ГВт. За цей період було збудовано лише 2 реактори та відновлено роботу ще одного, проте виведено з роботи 8 реакторів (найбільш затратних у експлуатації), що наче б мало призвести до зменшення потужностей. Утім, за той самий період відбулося 145 модернізацій (тобто деякі блоки пройшли низку модернізацій), які допомогли наростити сукупну потужність на понад 6,5 ГВт. Найбільший оператор АЕС у США – компанія Exelon (23 реактори сукупною потужністю понад 22 ГВт) до 2017 року планує за рахунок модернізацій збільшити потужність своїх наявних блоків на 1,3-1,5 ГВт, тобто більше ніж еквівалент побудови одного реактора.
Один із основних напрямків нарощування виробництва електроенергії на АЕС у США– значне підвищення коефіцієнту використання встановлених потужностей (англ. Capacity factor utilization), який розраховується як фактичне нетто генерації енергії поділене на потенційно максимальну генерацію за цей період (тобто потужність помножена на час використання). Як можна побачити з графіку 2, відбулося значне зростання – з 58% у 1980-ті до 91,7% у 2014 році. Цього досягли як істотним скороченням термінів планових ремонтів, завантаження палива та інших робіт, що вимагають зупинки генерації, так і збільшенням коефіцієнту корисної дії через встановлення нових турбін, діагностичного обладнання та ін.
Графік 2. Використання потужностей у США та Україні, %
Джерело: МАГАТЕ та Інститут Атомної Енергії (США)
Тож, у випадку якщо Україна бажає нарощувати частку генерації атомними реакторами, у неї є вибір: будувати нові реактори (передусім 3 та 4 блоки Хмельницької АЕС) або нарощувати потужність і використання наявних 15 реакторів. Попередньо, у червні 2010 року, було укладено угоду з російським Росатомом, про будівництво компанією Атомстойэкспорт енергоблоків №3 та 4 ХАЕС, яку ратифікувала Верховна Рада на початку 2011 року. У зв’язку з російською агресією в Криму та на сході України, ВР припинила дію угоди та оголосила плани про залучення європейського постачальника для добудови енергоблоків проте поки що не підписано жодних угод. Пізніше, гендиректор Турбоатому Віктор Суботін заявив,що можлива також співпраця з Китаєм у цьому питанні.
У випадку побудови нових блоків можна подивитись на приклад Білорусі. Білоруська АЕС будівництво якої почалося у 2013 році російською компанією Атомстойэкспорт має отримати 2 реактори по 1,1 ГВт потужності кожен, що є дещо більшим за плановану потужність блоків ХАЕС (0,95 ГВт). Початкова вартість проекту оцінювалась у 9 млрд дол. США, проте на сьогодні ціна зросла до 11 млрд дол. і будівництво ще триває, тому розглядати це як кінцеву ціну зарано. Варто зауважити, що у цю ціну включена не лише побудова двох реакторів (початкова вартість близько 6 млрд дол.), а й ліній електропередач, містечка атомників та інші пов’язані проекти. Відповідно і для українських блоків ціна близько 3 млрд дол. за одиницю виглядає непоганою первинною оцінкою. Вартість у інших країнах може істотно різнитись – так, оцінка додавання одного блоку у 1ГВт у США оцінюється в 6-18 млрд дол у залежності від додаткових умов – екологічних обмежень, наявності "вузьких місць" у будівництві та/або наступній експлуатації АЕС.
У випадку модернізації наявних блоків серед співставних країн можна розглянути приклад Чехії. У Чехія має дві АЕС – 4 блоки оригінально потужністю по 440 МВт побудовані у 1985-1988 на АЕС Дуковани та 2 блоки оригінально потужністю по 1000 МВт побудовані у 2001-2002 на АЕС Темелін.Оскільки АЕС Дуковани перебувала у експлуатації довше, перші проекти модернізації стосувались саме цієї станції– у 2005-2008 було замінено ротори на більш ефективні (+16 МВт на реактор), підвищена якість палива, відбулися оновлення генератора, заміна аналогових вимірювальних пристроїв на цифрові та інші модернізації. Оціночна вартість модернізації була близькою до 1 млрд дол., а зростання потужності +240 МВт (сукупні капітальні інвестиції у АЕС Дуковани – 21 млрд чеських крон або близько 1 млрд дол. США; цей показник включає не лише витрати на модернізацію, а усі капвидатки АЕС).
Таблиця 3. Збільшення потужності АЕС Дуковани на 13%
МВт
%
початкова потужність блоку
440.0
збільшення теплової потужності реактора (паливо)
22.1
5
нові ротори циліндра низького тиску
16.0
3.6
нові ротори циліндра високого тиску
8.8
2
інші модернізації
11.1
2.5
кінцева потужність блоку
500
13
Джерело: презентація Dukovany Power Uprate http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/39/079/39079706.pdf
Успішна модернізація АЕС Дуковани серед іншого дозволила збільшити термін експлуатації АЕС з початкових 30 років (які закінчувались у 2015-2018 роках) до 60 років.
Висновки для України
Побудова нових блоків АЕС є досить затратним і тривалим проектом – принаймні 3 млрд дол. на 1 реактор ВВЕР-1000, які заплановані для ХАЕС. У 2015 році АЕС України виробили електроенергії на 32,5 млрд грн, тобто ціна одного реактора це більше ніж дворічні доходи від генерації (не враховуючи видатки та заборгованість енергоринку перед атомниками). Відповідно, будівництво таких масштабів можливе виключно на кредитні кошти. У поточних умовах скорочення бюджетних видатків не можна розраховувати на подібний кредит від держави, з зовнішніми приватними кредиторами поки-що ситуація складна, а зовнішні міждержавні кредити часто обмежені внутрішнім політичним спротивом з боку "зелених" у своїй країні. Додаткові проблеми – це протести місцевого населення та/або представників міжнародної спільноти, як це було у випадку будівництва в Болгарії та Білорусі.,
Водночас, модернізація наявних потужностей, хоча і є значно менш грандіозним проектом, тим не менш може проходити поступово, вимагає менших коштів, дозволяє користуватись наявною інфраструктурою і навряд чи викличе протести з боку громадськості. Значний приріст ККД на інших АЕС у світі було досягнуто модернізацією турбін енергоблоків, а в Україні такі турбіни виробляються підприємством Турбоатом, що дозволяє дещо зменшити імпортозалежність проекту.
Необхідно також розглядати модернізацію та збільшення ваги генерації АЕС у рамках більш широкої енергетичної стратегії, яка має включати в себе питання зглаження добового споживання енергії, оновлення ЛЕП, прогноз споживання електроенергії основними категоріями споживачів, модернізацію пікових потужностей та інше. Для цього зокрема треба нарешті ухвалити закон про ринок електроенергії, приєднатись до енергосистеми ЄС замість колишньої системи СРСР, закладати у тариф кошти на капітальні інвестиції у виробництві та передачі електроенергії.
