Perspektivy využití jaderné energie

Pokud jde o využití energie vodního potenciálu českých řek, nelze vzhledem k hydrologickým podmínkám předpokládat výstavbu dalších vodních elektráren. Ty se v současné době podílejí na výrobě ČEZ necelými 4 % při instalovaném výkonu zhruba stejném jako Jaderná elektrárna Dukovany, která vyrábí kolem 25 % produkce.
Zásadní rozdíl mezi využitím jaderné energie a energie z obnovitelných zdrojů k výrobě elektrické energie je v koncentraci energie, což je dáno fyzikálními zákony. Využití zdrojů s nízkou koncentrací energie, jakou jsou energie slunce a větru na zeměkouli, bude vždy vyžadovat rozměrnější zařízení, a tudíž větší materiálovou náročnost takových zařízení. Pokud bychom chtěli např. roční produkci elektrické energie jednoho 1000 MW jaderného bloku Jaderné elektrárny Temelín nahradit spalováním biomasy v kotli s 60% účinností, bylo by jí třeba 3×106 tun, což by představovalo osázet plochu 250 000 ha, tj. více než desetinu celkové osevní plochy České republiky (při maximální výhřevnosti biomasy kolem 15 MJ/kg, průměrném výnosu 12 t/ha a roční výrobě jednoho bloku ETE cca 7500 GWh).

Očekávaná dodávka českých zdrojů versus vývoj spotřeby

Vyvážený energetický mix

Důležitým údajem, charakterizujícím energetický zdroj, je koeficient využití. Vyjadřuje poměr skutečného množství vyrobené energie daného zdroje k teoreticky možnému. Jeho hodnota se u našich jaderných elektráren pohybuje okolo 85 %, sluneční elektrárny dosahují v našich podmínkách hodnoty okolo 10 % a větrné 11 % až 33 % (v závislosti na lokalitě a použité technologii). Pokud bychom chtěli nahradit 2000 MW instalovaných v Jaderné elektrárně Temelín větrem, museli bychom, vzhledem k nižšímu koeficientu využití, instalovat zhruba 7,5krát větší výkon (v případě slunce 8,5krát). Ponechme stranou problémy s nutností akumulace elektřiny, vyráběné jen několik hodin denně. Naše nejznámější větrné elektrárny v Jindřichovicích pod Smrkem, s instalovaným výkonem 1,2 MW, stály 62 milionů korun. Náklady jsou tedy bezmála 52 tisíc Kč/KW. Sluneční elektrárna o výkonu 0,020 MW provozovaná Technickou univerzitou v Ostravě stála 8,5 milionu korun a jednotkové investiční náklady jsou tedy 425 tisíc Kč/KW. Nyní už není problém spočítat, na kolik by nás přišla náhrada instalovaného výkonu Jaderné elektrárny Temelín (ta stála přibližně 50 tis. Kč/KW), který by využitím energie větru nebo slunce byl schopen zabezpečit stejnou produkci/výrobu elektrické energie. Stačí vynásobit nahrazovaný výkon poměrem koeficientů využití a cenou instalovaného kilowattu. V případě větru dostáváme částku 780 miliard a pro slunce dokonce 7225 miliard korun! Na celkových nákladech Kč/MWh se jaderné palivo podílí malou částí. Z tohoto důvodu se výše uvedený výrazný nepoměr nezmění ani při zahrnutí proměnných nákladů (nákladů na pořízení paliva). Předešlé srovnání se může zdát extrémní, je však pravdivé. Závěrem by mohlo být: kde fouká, postavme vrtuli, ale na velkou energetiku potřebujeme jádro, potřebujeme vyvážený energetický mix.

Jaderná energetika v ČR

Přístup k energetickým zdrojům a negativní vliv emisí na změny klimatu na Zemi řeší ve světě, stejně jako v podmínkách České republiky, jaderná energetika; ta neprodukuje prakticky žádné tzv. skleníkové plyny (CO₂) a přispívá významným způsobem ke snížení globálních emisí těchto plynů do ovzduší. Každoročně všechny existující jaderné elektrárny ušetří zhruba 2 miliardy tun CO₂ výpustí do ovzduší.
Mírové využití jaderné energie se stalo přirozenou součástí energetického mixu řady vyspělých států naší planety. Bez ohledu na to, jaký typ reaktoru by byl zvolen, lze předpokládat, že jaderné elektrárny budou mít zásadní vliv na rozvoj ekonomiky i naší země. V celosvětovém kontextu zatím neexistuje lepší energetický zdroj, který by současně pokryl rostoucí nároky na energii a přitom nepřispíval ke zhoršování životního prostředí.
Dnes je ČR ve výrobě elektřiny soběstačná, již v roce 2015 však lze podle studií očekávat nedostatek výkonu. Důvodem je každoroční asi 4% růst spotřeby elektřiny (související s růstem životní úrovně), přičemž současné klasické elektrárny dosluhují a nové se nestaví. Elektřina je totiž zatím relativně levná a neposkytuje dostatečnou akumulaci kapitálu pro velké investice. Za tohoto stavu platí, že je návratnost vložených investic do nových zdrojů nejistá a dlouhodobá a představuje pro soukromý sektor velká investiční rizika. V okamžiku, kdy by ČR přešla z pozice soběstačnosti na pozici importéra, se situace dramaticky změní a je proto jisté, že všechny nové zdroje v ČR - včetně jaderných - najdou své uplatnění.

Jaderná elektrárna Temelín, 2 bloky VVER

Jaká jsou bezpečnostní rizika provozu jaderné elektrárny?

Bezpečnost našich jaderných elektráren kontinuálně sleduje kromě provozovatele (ČEZ), také řada institucí, jako je např. Mezinárodní agentura pro jadernou energii se sídlem ve Vídni (MAAE) nebo Státní úřad pro jadernou bezpečnost. Nově, po vstupu České republiky do EU, také EUROATOM. Jak bezpečnostní analýzy dokládají, stávající elektrárny jsou prakticky kontinuálně zodolňovány a nové elektrárny jsou projektovány jako stále bezpečnější a proti teroristickým útokům odolnější zařízení.
Bezpečnostní rizika lze hodnotit různým způsobem. Jednou z možností je použití pravděpodobnostního hodnocení, kde se složitou metodou vypočítává pravděpodobnost jednotlivých typů havárií způsobených různými řetězci iniciačních selhání (událostí). Jelikož vždycky bude existovat ?nenulová? pravděpodobnost, je nutné určit ?rozumnou? hranici bezpečnostního cíle. Míra přijatelnosti rizika se v oblasti jaderné energetiky určuje pomocí ekonomického hodnocení podobně jako v průmyslu, stavebnictví, ale i v běžném životě. Vzhledem k tomu, že v jaderné energetice veřejnost požaduje vysoce nadstandardní přístup při určování ?rozumných? hranic, jsou u dnešních elektráren havárie s únikem radioaktivity do okolí a ohrožení obyvatelstva prakticky téměř vyloučeny, jejich pravděpodobnost je extrémně nízká, srovnatelná např. s riziky astronomickými. Každá elektrárna má kolem sebe zónu havarijního plánování, pro kterou se připravují plány pro případ málo pravděpodobné vážné/těžké havárie, včetně postupů na ochranu obyvatel. Elektrárna Dukovany má zónu o poloměru 20 km, Elektrárna Temelín o poloměru 13 km, u nejmodernějších elektráren končí zóna havarijního plánování na plotě elektrárny.
Vynikajících bezpečnostně-provozních parametrů jaderných elektráren, které splňují tak náročné podmínky, bylo dosaženo na základě dlouhodobých zkušeností s provozem reaktorů (cca 5000 reaktor roků), zavedení technických vylepšení, vývoje měřicí a výpočetní techniky i použití nových materiálů. Elektrárny jsou projektovány tak, aby podstata fyzikálních dějů při získávání energie z atomu působila proti rozvoji nepříznivých procesů (tzv. inherentní bezpečnost). JE Dukovany patří ke světové špičce nejlépe provozovaných elektráren. Jedním z ukazatelů je kolektivní dávka (viz následující graf). Bezpečnost provozu navíc hlídá řada zařízení, která působí samočinně, tj. bez přívodu vnější energie, proti případnému rozvoji nepříznivé události (pasivní bezpečnost). Jaderné elektrárny jsou dále vybaveny systémy, které automaticky sledují provozní parametry a v případě překročení určitých mezí samočinně startují a svou činností předcházejí rozvoji nepříznivého stavu (aktivní bezpečnost). Důležité systémy jsou několikanásobně, dnes většinou čtyřnásobně, zálohovány. Pro zálohování nejdůležitějších bezpečnostních funkcí je využíváno technicky odlišných prvků a principů. Nadstandardní pozornost při testech a údržbě se věnuje těm zařízením, která mají vyšší tzv. bezpečnostní klasifikaci.

Kolektivní efektivní dávka na jeden blok

Úniku radioaktivních látek do okolí brání minimálně 4 fyzické bariéry, resp. 5 fyzických bariér - keramická matrice paliva, pokrytí palivových proutků (tj. zirkoniové trubičky), ocelové komponenty primárního okruhu s reaktorem, tlakový kontejnment, tj. ocelová ochranná obálka celého primárního okruhu a betonová budova reaktorovny. Všechny bariéry jsou on-line monitorovány, pravidelně testovány a pro ochranu jednotlivých bariér je vždy připraveno několik pasivních i aktivních bezpečnostních systémů.
Stejně jako je proti úniku radioaktivních látek pečlivě hlídána funkčnost pěti bariér, je stejně pečlivě hlídáno a v každém okamžiku kontrolováno pět bezpečnostních funkcí - řízení reaktivity (tj. řízené štěpné řetězové reakce), dostatečná zásoba chladiva, celistvost systému chlazení reaktoru, odvod zbytkového tepla a celistvost kontejnmentu. Důležitá zařízení jsou vybavena systémem sebekontroly.
Nad elektrárnou je bezletová zóna o průměru cca 4000 a výšce 1500 m. Tento vzdušný prostor neustále střeží armáda. Ke každému dopravnímu letadlu, které se odchýlí od plánované trasy a od bezletové zóny, startuje dvojice pohotovostních letounů Jas-39 Gripen. Ty jsou schopné dostat se ke každému letounu během několika málo minut a adekvátně zasáhnout. Tento systém je stejný v celé Severoatlantické alianci.
Radiační situace v technologických zařízeních, v místnostech budovy reaktoru, v areálu elektrárny a v okolí je nepřetržitě monitorována. Kromě toho jsou kontinuálně vyhodnocovány plynné i kapalné výpusti z elektrárny a je sledován stav životního prostředí. Měření dokazují, že vliv výpustí z Jaderné elektrárny Dukovany je tisíckrát menší než jiné vlivy působící na člověka. Je totožný s nárůstem účinků kosmického záření u obyvatele panelového domu, jenž se přestěhoval z přízemí do desátého patra.

Současné technologie

V roce 2005 bylo v 30 státech světa v provozu 442 jaderných reaktorů s celkovou instalovanou kapacitou 368 611 GW. Celosvětově tyto reaktory vyrábějí asi 16 % světové elektřiny. Nejvíce jaderných zdrojů je provozováno v USA (103), ve Francii (59), Japonsku (55), Velké Británii (23) a Rusku (31). V zemích EU hraje jaderná energetika velmi významnou roli - z jaderných elektráren zde pochází přibližně jedna třetina veškeré vyrobené elektřiny. Většinou se používají tlakovodní reaktory PWR (65 %), co do četnosti jsou na druhém místě reaktory varné BWR (22 %). Následují reaktory těžkovodní, grafitové, plynem chlazené, rychlé popř. další typy. Reaktory VVER 1000 (JE Temelín) a VVER 440 (JE Dukovany) patří mezi nejrozšířenější tlakovodní reaktory.
V současnosti se ve světě staví 24 nových jaderných elektráren, především v Číně, Indii, Jižní Koreji a Japonsku. V Evropě je ve výstavbě finské Olkiluoto 3, jenž je jadernou elektrárnou nové řady s tlakovodním reaktorem typu EPR. Ve Francii je připravována výstavba obdobného jaderného bloku s výkonem 1600 MW ve Flamanville. ?Sériová? výroba typu reaktoru EPR se má v západní Evropě rozběhnout do roku 2020. V USA jsou licencovány nové typy reaktorů a vydána předběžná povolení na stavbu nových jaderných elektráren pro asi 8 lokalit. Evropský parlament přijal strategii, že EU musí udržet svou světově uznávanou úroveň expertních znalostí v oblasti jaderné energetiky, která může účinně ovlivnit vzrůstající energetickou závislost a negativní změny klimatu. Zdůraznil přitom roli, jakou hraje jádro při zajištění bezpečnosti dodávek energií a pomáhá se vyhnout přibližně 312 miliónům tun výpustí CO₂ do ovzduší ročně, které by jinak byly produkovány členskými zeměmi EU. Energetická bezpečnost má být chápána jako základní součást globálního bezpečnostního konceptu a má stále zvyšující se vliv na celkovou bezpečnost EU.

Jaderná elektrárna Olkiluoto s novým blokem EPR - vizualizace

Doba výstavby

O jaderné energetice je potřeba rozhodovat s dlouhodobou vizí vývoje spotřeby elektrické energie a ochrany životního prostředí (omezování emisí CO₂). Kompletace Jaderné elektrárny Temelín by byla pro Skupinu ČEZ zajímavou podnikatelskou příležitostí, a to jak na trhu ČR, tak především na regionálním (velkoobchodním) trhu s elektřinou ve střední Evropě, který se do několika let plně rozvine. Vyvolává ji skutečnost, že přes komplexní obnovu a novou výstavbu klasických elektráren v ČR i v okolních zemích budou zdroje po roce 2015 chybět. V této souvislosti je třeba uvážit, že povolovací proces (EIA, Euroatom Treaty, ZBZ, územní řízení, stavební řízení) a výstavba jaderného zdroje trvá cca 15 let, a proto by bylo potřeba zahájit přípravy v brzké době. Ve světě probíhá období ?renesance? jaderné energetiky (především USA, Asie, v Evropě zejména Finsko, Francie, Anglie, Slovinsko, Litva, Maďarsko), a to je dalším důvodem potřeby uvažování o jaderné energetice v ČR s ohledem na předpokládaný nedostatek kapacit v jaderném průmyslu i stavebnictví. Rovněž je to cesta na udržování a zvyšování špičkového know-how v těchto oborech.

Ekonomické aspekty

Jaderné zdroje současně patří všude ve světě mezi ekonomicky nejefektivnější energetické zdroje. Ve výhodnosti elektřiny vyrobené v jaderných zdrojích - úplné náklady jsou srovnatelné nebo nižší než u elektřiny z uhelných a plynových elektráren - se odráží nízký vliv palivových nákladů. Na rozdíl od ostatních zdrojů v sobě tyto náklady zahrnují také externality, tj. nakládání s odpady, vyřazování zařízení z provozu (ČEZ platí cca 1,3 miliardy ročně), zdravotní a environmentální vlivy).
Předpokladem rozvoje jaderné energetiky v ČR je i dostatek a stabilita dodávek cenově dostupného jaderného paliva. Kromě současných zásob uranu na dalších 85 let geologický průzkum potvrzuje, že je celková kapacita uranu mnohem vyšší. Jaderná energetika může navíc přejít v budoucnu na další štěpitelný prvek thorium, jehož světové zásoby jsou se zásobami uranu minimálně srovnatelné. Cestou, jak zajistit dostatek jaderného paliva na ještě delší dobu, je přepracování použitého paliva, které palivový potenciál několikanásobně zvyšuje. Kapacita služeb pro obohacování uranu a výrobu paliva je také dostatečná, světově diverzifikovaná a zajišťovaná v rozvinutých, tržně spolehlivých zemích.
V případě prudkého růstu jaderné energetiky se nabízí další možnost, a to využít rychlé reaktory. Demonstrační elektrárny s těmito reaktory byly v minulosti úspěšně realizovány např. v Rusku a ve Francii. Jejich předností je fakt, že umožňují využít jak vytěžený a ochuzený uran, tak i nevyužitý uran, nacházející se ve vyhořelém jaderném palivu ze soudobých jaderných elektráren. Za zmínku stojí skutečnost, že již dnes se ve skladech uranu v EU, v USA a Rusku nachází na každou GWh vyrobené energie štěpný materiál pro dalších 100 GWh. Z iniciativy USA byla nedávno zahájena světová spolupráce na vývoji tzv. IV. generace jaderných reaktorů, s cílem dále zlepšit ekonomické parametry proti nynějším zařízením, umožnit levnou výrobu vodíku, podstatně snížit produkci odpadů apod.

Měrná cena energie - srovnání jednotlivých primarních zdrojů

Rozvoj průmyslu a stavebnictví

Jak by mohla vypadat účast českého průmyslu při případné dostavbě JE Temelín? Dodavatelé pro případnou kompletaci ETE by byly vybráni v rámci výběrového řízení. Kontrakt na dodávku elektrárny by měl zahrnovat i dodávku paliva. Podmínkou by pak musela být možnost změnit dodavatele paliva v průběhu provozu z důvodů nezávislosti na jednom výrobci a jedné zemi.
Lze předpokládat, že výběrového řízení by se zúčastnil pouze omezený počet výrobců nabízejících ověřené technologie a zkušenosti (Dodávka musí být v souladu s českým právním řádem i evropskými požadavky EUR - European Utility Requirements). Vůči požadavkům EUR byly doposud porovnány projekty tlakovodních reaktorů generace III, popř. III+ dodávaných společnostmi AREVA, Atomstrojexport a Westinghouse.
Firma AREVA je evropským výrobcem EPR1600 (European Pressurized Reaktor), elektrický výkon elektrárny je 1600 MW. Atomstrojexport je realizátorem ruského modifikovaného projektu typu VVER 1000, nyní stavěného v Číně, Indii a v Bulharsku jako základní typ o výkonu reaktoru 1068 MW. Westinghouse (Toshiba) vyrábí americký typ reaktoru AP 1000 o výkonu 1117 MW.

Podíl českých firem na kompletaci Jaderné elektrárny Temelín by mohl být poměrně velký. Včetně doprovodných staveb, které obvykle tvoří asi 3 % z objemu projektu, by české firmy mohly zajistit až tři čtvrtiny dodávek. Největší část z toho by mohla připadnout stavebním firmám, ale významné zakázky by mohly v soutěži získat i firmy vyrábějící technologie a projektové a inženýrské organizace. Jednat by se mohlo i o off-setech, tj. o zakázkách pro tuzemské firmy na stejných projektech dodavatele v zahraničí.
Nepřímým účastníkem kompletace by byly i školské a vzdělávací instituce. Nový zdroj se bez podpory vzdělávání a iniciace vyššího zájmu mládeže o jaderné a technické obory neobejde. Vždyť budoucí operátoři musí svou přípravu zahájit dříve než 7 let před spuštěním nového jaderného zdroje.
K přínosům výstavby takto velkého díla pro region patří jednoznačně využití místních stavebních firem, místních pracovních sil, rozvoj služeb a oživení ekonomiky kraje. Na druhé straně je třeba při výstavbě počítat s větší dopravní zátěží komunikací. Pokud jde o podporu zaměstnanosti, při výstavbě by byly k dispozici řádově tisíce nových pracovních míst, během provozu nové elektrárny cca 500 nových pracovních míst.