Niezależnie od tego, czy jesteś fanem węgla czy energii jądrowej, zawsze powinieneś upewnić się, że znasz fakty dotyczące zalet i wad każdego z nich. Nie chcesz przecież tracić czasu na fałszywą decyzję, która może zagrozić Twojemu bytowi.
Koszty
Na całym świecie koszty ekonomiczne węgla i energii jądrowej są bardzo zróżnicowane. Wynika to w dużej mierze z faktu, że koszty obu są związane z produkcją energii, kosztami wbudowanymi, budową i modyfikacjami. Przeprowadzono kilka badań w celu określenia względnych kosztów każdego z nich.
W niektórych krajach węgiel pozostał najbardziej ekonomicznym źródłem energii. W innych krajach został on wyprzedzony przez bardziej wydajne źródła paliwa. Doprowadziło to do pojawienia się nowych niskoemisyjnych technologii wytwarzania energii. W większości przypadków względne koszty wytwarzania energii elektrycznej są w dużej mierze uzależnione od lokalizacji elektrowni.
Raport Lazarda porównywał ekonomikę różnych technologii wytwarzania energii. Zmierzył również koszty różnych technologii dla tej samej ilości energii elektrycznej.
Najważniejszą zaletą energii jądrowej jest niski koszt paliwa. Koszt paliwa dla elektrowni jądrowej wynosi około jednej trzeciej do jednej połowy kosztu paliwa dla elektrowni węglowej. Dzięki temu w wielu krajach energia jądrowa jest konkurencyjna w stosunku do gazowej – sekcja ta jest wynikiem pracy redakcji portalu magiamieszkania.pl.
Pomimo niskiego kosztu paliwa, energetyka jądrowa nie utrzymuje pozycji najtańszego źródła energii elektrycznej. Oczekuje się, że nowe elektrownie staną się konkurencyjne wobec gazowych odpowiedników.
W badaniu przeprowadzonym przez Międzynarodową Agencję Energii oraz Agencję Energii Jądrowej (NEA) stwierdzono, że LCOE dla energetyki jądrowej nie różni się zbytnio od LCOE dla węgla. Koszt wytworzenia energii elektrycznej z węgla wynosił około 4,0 C/kWh, podczas gdy LCOE dla energii jądrowej wynosił około 0,5 C/kWh.
W Chinach gigawat energii elektrycznej został wyprodukowany przez elektrownię jądrową za mniej niż połowę kosztów gigawata energii elektrycznej z węgla. Podobnie LCOE dla morskiej energetyki wiatrowej wynosił około 14,6 C/kWh, w porównaniu do 0,1-0,2 C/kWh dla węgla.
Bezpieczne dostawy energii elektrycznej dla obciążenia podstawowego
W zależności od technologii, energetyka jądrowa i węgiel są dość porównywalne pod względem niwelowanego kosztu energii elektrycznej. Energetyka jądrowa ma jednak swój własny zestaw zalet i wad.
Z energią jądrową wiąże się wiele obaw dotyczących bezpieczeństwa. Ponadto, koszt budowy elektrowni jądrowej jest wyższy niż elektrowni węglowej. Koszt energii jądrowej zawiera również składnik zarządzania odpadami, który jest zwykle włączony do kosztów operacyjnych.
Obliczono, że koszt budowy elektrowni jądrowej wynosi około 13 USD/MWh. Jest to ponad trzykrotnie więcej niż koszt podobnego projektu solarnego PV lub wiatrowego.
Koszt budowy elektrowni jądrowej obejmuje również koszty inżynierii, pracy, wyposażenia i finansowania. Koszt kapitałowy elektrowni jądrowej jest również znacznie wyższy niż porównywalnej elektrowni gazowej. Koszt budowy elektrowni jądrowej obejmuje również koszty zarządzania odpadami i likwidacji.
W nowym opracowaniu sporządzonym przez Agencję Energii Jądrowej OECD (NEA) porównano energię jądrową z innymi niskoemisyjnymi technologiami wytwarzania energii elektrycznej. Raport stwierdza, że energia jądrowa ma niższy LCOE niż odnawialne źródła energii, ale LCOE nie jest taki sam dla energii jądrowej jak dla innych technologii.
LCOE energii jądrowej jest mniej więcej porównywalne z CCGT, ale LCOE dla fotowoltaiki i wiatru jest znacznie wyższe. Studium OECD-NEA szacuje również, że na LCOE energii jądrowej tylko w niewielkim stopniu wpływają koszty paliwa.
Koszty systemowe energii jądrowej są jednak wyraźnie niższe niż w przypadku nieciągłych źródeł odnawialnych. Wynika to z faktu, że elektrownie jądrowe są zwykle uważane za najmniej elastyczne ze wszystkich elektrowni, ponieważ są zaprojektowane do pracy w trybie ciągłym. W związku z tym zapotrzebowanie na moc rezerwową jest mniejsze, co z kolei zmniejsza opłacalność finansową wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych.
Popiół z węgla do ponownego wykorzystania
To, czy popiół z węgla do ponownego wykorzystania jest dobrym rozwiązaniem, dzieli ekologów i przemysł. Starania o ponowne wykorzystanie popiołu węglowego napotykają wiele przeszkód, ale Agencja Ochrony Środowiska jest o krok bliżej do uregulowania tego kontrowersyjnego materiału.
EPA ustaliła cztery kryteria korzystnego wykorzystania. Firmy muszą przestrzegać standardów projektowych, wykazać korzyści funkcjonalne, stosować standardowe praktyki i mieć pewność, że popiół nie jest skażony chemikaliami.
Grupy przemysłowe sprzeciwiają się tym zasadom, ponieważ twierdzą, że mogą one prowadzić do zanieczyszczenia wód gruntowych. Jednakże, jeśli przedsiębiorstwa stosują się do przemysłowych standardów projektowych i segregują rodzaje popiołów, które utylizują, ryzyko jest minimalne.
Zwolennicy twierdzą, że ponowne wykorzystanie popiołu węglowego jest najlepszym rozwiązaniem. Zmniejsza ono zapotrzebowanie na składowiska, redukuje emisję gazów cieplarnianych i zwiększa przychody ze sprzedaży popiołu węglowego. Ponadto, jest to bardziej ekonomiczna alternatywa dla składowania popiołu na składowiskach.
Ekolodzy twierdzą, że EPA powinna podjąć więcej kroków w celu regulacji popiołu węglowego nadającego się do ponownego wykorzystania. Twierdzą, że przepisy są zbyt rygorystyczne i mogą powodować zanieczyszczenie wód gruntowych. Twierdzą również, że limit projektów uruchamiających kontrolę jest zbyt arbitralny.
W odpowiedzi na propozycję EPA, grupy przemysłowe argumentowały, że kryteria są arbitralne. Twierdziły, że projekty przekraczające próg będą zbyt uciążliwe, aby powiadomić agencję. Energy News Network uzyskała jednak kopie dokumentów dotyczących projektów przekraczających próg w ciągu ostatnich pięciu lat.
Zwolennicy twierdzą, że propozycja była odpowiedzią na wyciek popiołu węglowego w Kingston. Kiedy w 2008 roku składowisko zawiodło, wyciekło miliard galonów szlamu z popiołu węglowego. Pozostałości chemiczne zostały obwinione o śmierć pracowników sprzątających.
Ekolodzy twierdzą, że ustawa stworzyłaby poważne luki w składowaniu popiołu węglowego. Mówią też, że dałby nowym gałęziom przemysłu darmową przejażdżkę na odpowiedzialności za oczyszczanie.
Dawki promieniowania
W porównaniu z elektrowniami atomowymi, elektrownie węglowe uwalniają większe dawki promieniowania dla społeczeństwa. Na szczęście te dawki nie są niebezpieczne i są bezpieczne dla ludności. Ponadto, elektrownie jądrowe generują ułamek całkowitej ekspozycji.
Średnia dawka dla ludności pochodząca z energii jądrowej wynosi 0,0002 mSv/rok. Jest to około dziesięć tysięcy razy mniejsza niż naturalne promieniowanie tła. Jednak dawka ta stanowi maleńki ułamek narażenia wynikającego ze spalania węgla.
Średnia dawka dla społeczeństwa mieszkającego w pobliżu elektrowni węglowej wynosi około 5000 mSv. Dodatkowo istnieje możliwość, że elektrownia węglowa może uwalniać popiół, który może zwiększyć dawkę promieniowania. Agencja Ochrony Środowiska reguluje węgiel zawierający uran i tor na poziomie 2 części na milion.
Komitet Naukowy ONZ ds. Skutków Promieniowania Atomowego (UNSCEAR) zaktualizował metodologię stosowaną do szacowania narażenia ludności na promieniowanie. Nowa metodologia jest bardziej elastyczna i dotyczy szerszego zakresu technologii wytwarzania energii elektrycznej.
W badaniu UNSCEAR stwierdzono, że ogólne skutki radiologiczne gospodarki węglowej w porównaniu z jądrową nie są znaczące. MAEA ustaliła limit 880 mSv/rok w ciągu jednego miesiąca jako próg dla ewakuacji po wypadku jądrowym. Mimo to w badaniu stwierdzono, że cykl węglowy jest bezpieczniejszy niż jądrowy cykl paliwowy.
Normy ochrony radiologicznej oparte są na konserwatywnym założeniu, że ryzyko jest proporcjonalne do dawki. Hipoteza ta nosi nazwę hipotezy liniowej bezprogowej. Przecenia ona jednak ryzyko związane z promieniowaniem o małej dawce. Mimo to jest ona zalecana dla praktycznych celów ochrony radiologicznej.
W badaniu wykorzystano kod komputerowy do oszacowania dawek promieniowania dla ludności mieszkającej w pobliżu elektrowni węglowych. Kod wykorzystuje zmodyfikowane równanie pióropuszu Gaussa do oszacowania średniego rozproszenia radionuklidów z maksymalnie sześciu źródeł emitujących. Kod wykorzystuje również kołową siatkę odległości w celu określenia dróg narażenia na promieniowanie. W badaniu stwierdzono, że naturalne promieniowanie tła jest podstawowym źródłem narażenia dla większości ludzi. Promieniowanie to pochodzi ze źródeł w skorupie ziemskiej, w tym z radioaktywności w skałach.
Badania i rozwój
Niezależnie od tego, czy mówimy o energii jądrowej, czy o węglu, Stany Zjednoczone muszą wydobywać zasoby węgla w sposób odpowiedzialny i wydajny. Wymaga to zaangażowania w agresywny harmonogram demonstracji i rozwoju technologii.
Wytwarzanie energii z węgla stoi przed znaczącymi wyzwaniami ekonomicznymi, środowiskowymi i bezpieczeństwa. Wysiłki badawczo-rozwojowe powinny skupić się na opracowaniu nowych, przełomowych technologii oraz ulepszeniu już istniejących. Technologie te obejmują: zmniejszenie zużycia wody, udoskonalenie kontroli emisji oraz wdrożenie nowych systemów wychwytywania dwutlenku węgla (CO2).
Zespół Zadaniowy zalecił zwiększenie wydatków federalnych na badania i rozwój w dziedzinie energetyki jądrowej o około 10,3 mld USD w ciągu dziewięciu lat, czyli prawie podwojenie obecnego poziomu. Inwestycje te są niezbędne do wspierania krytycznych badań i rozwoju oraz do przyspieszenia przyszłych postępów technologicznych.
Programy jądrowe R&D przyczyniają się do zdrowia i bezpieczeństwa publicznego poprzez wspieranie zastosowań technologii, które będą potrzebne jutro. Programy te wspierają również postęp technologiczny, który przyczyni się do ulepszenia przyszłej floty elektrowni jądrowych. Programy te pomagają również w obniżeniu kosztów i skróceniu czasu budowy elektrowni jądrowej.
Stany Zjednoczone mają szansę odzyskać pozycję lidera w nauce i technologii jądrowej. Może to zrobić poprzez rozbudowę krajowych poligonów jądrowych oraz inwestycje w działania badawczo-rozwojowe. Może to przyczynić się do powstania dobrze płatnych miejsc pracy i wesprzeć krajową infrastrukturę łańcucha dostaw.
Energia jądrowa zapewnia również korzyści dla bezpieczeństwa narodowego. Na przykład elektrownie jądrowe pracujące przez całą dobę uniknęły w ubiegłym roku emisji 505,8 mln ton metrycznych CO2. Ilość ta odpowiada emisji z 5 milionów ton metrycznych CO2 rocznie z elektrowni węglowej o mocy 750 MW.
Nowe projekty jądrowe są opracowywane, a niektóre z nich otrzymają licencję na wdrożenie. Nie wiadomo jednak jeszcze, czy będą one wdrażane w wymaganym tempie. Biuro Energii Jądrowej Departamentu Energii powinno wdrożyć podejście do zarządzania programami badawczo-rozwojowymi w oparciu o rurociąg. Zapewni to realizację pełnej wartości inwestycji.