Утилизация отходов и компонентов
Проблема ОЯТ не без оснований считается одной из самых острых при реализации атомно-энергетических проектов. Но по поводу хранения и утилизации отработанных солнечных панелей или лопастей ветряных турбин у экологов тоже возникают вопросы[56]. Хотя считается, что они решаются легче, чем те, что касаются ОЯТ. Кроме того, значительных расходов требует консервация АЭС, исчерпавших срок эксплуатации.
Срок эксплуатации и эффективность
АЭС вырабатывают максимальную мощность практически в течение всего года. По соответствующему показателю (92%) атомные генерации вдвое превосходят ТЭС и почти втрое – ветряные и солнечные[57]. В последнем случае одна из причин – критическая зависимость от погодных условий.
Мало какие генерации (а особенно ВИЭ) могут конкурировать с АЭС и по сроку эксплуатации, который может достигать 60 лет и более. Что, кстати, позволяет амортизировать первоначальные расходы на строительство.
Резюмируя упомянутые аспекты, можно сказать, что наиболее оптимальный вариант при выборе низкоуглеродного источника энергии – исходить из соответствующих потребностей каждого конкретного региона и по возможности использовать атомные генерации одновременно с ВИЭ.
5. Атомная энергетика как стабильный элемент энергоперехода
Сегодня АЭС обеспечивают около 9% мировой потребности в электроэнергии. Но в энергобалансе ряда стран их доля, по данным Института ядерной энергии (Nuclear Energy Institute, NEI), достигает 30–50% (табл. 1)[58]. Что в значительной степени обусловлено необходимостью обеспечивать энергобезопасность, снижая зависимость от нефти и газа (с учетом их ценовых колебаний), а также выполнять задачи по достижению углеродной нейтральности.
Таблица 1
Страны-лидеры по выработке электроэнергии на АЭС в 2023 г.
Показательно в этом плане резкое изменение позиции Японии, которая в 2011-м, после аварии на АЭС «Фукусима–1», закрыла все свои 54 реактора, покрывавших до трети энергопотребностей страны.
Однако в 2022 г. японское правительство под руководством Фумио Кисиды объявило о пересмотре жестких ограничений на развитие атомной энергетики.
После проверок, проведенных Управлением по ядерному регулированию, в 2024 г. ряд реакторов был перезапущен. Власти продлили срок их эксплуатации сверх установленного ранее 60-летнего лимита и санкционировали разработку ядерных установок нового поколения.
Практически одновременно, в 2023 г., Германия закрыла свои последние АЭС, решив сделать ставку исключительно на ВИЭ.
В результате немецкая энергосистема столкнулась с такими проблемами, как:
● невозможность обеспечить стабильное энергоснабжение из-за высокой зависимости ВЭС и СЭС от погодных условий;
● недостаточная развитость существующих технологий хранения энергии, которые могли бы использоваться в периоды низкой выработки возобновляемых источников;
● неспособность оперативно построить и расширить линии электропередачи, которые обеспечили бы переток электроэнергии из северных регионов, где климатические условия позволяют развивать ветровую энергетику, в промышленные южные регионы.
Если присовокупить дефицит ископаемого топлива, в значительной мере обусловленный фактическим прекращением импорта российского трубопроводного газа (как из-за санкций, так и из-за подрывов «Северных потоков»), можно говорить о немецком энергетическом цугцванге.
Сравнение опыта Японии и Германии показывает, насколько важно, даже заботясь о безопасности своих граждан и сохраняя приверженность декарбонизации, не бросаться в крайности. И уж тем более не отказываться от возможностей использования атомной энергетики, которая, несмотря все проблемы и риски, может успешно и эффективно дополнять генерации с использованием ВИЭ.
6. Атомная энергетика и возобновляемые источники энергии: конкуренция или синергия
Исторически сложилось, что ядерная энергетика быстрее развивалась в странах, где не было сильного давления со стороны экологических движений и доступной альтернативы в виде ВИЭ. Так, во Франции доля АЭС на национальном энергорынке достигает 70%.
В свою очередь, программы, связанные с развитием ВИЭ, как правило, требуют государственных преференций и субсидий. И в этом смысле они перехватывают ресурсы, которые в иных обстоятельствах могли быть направлены на финансирование капиталоемких атомно-энергетических проектов[59].
Тем не менее, как показывает приведенный выше немецкий кейс, подход «или-или» применительно к ВИЭ и атомной генерации нередко оказывается контрпродуктивным. В том числе и с точки зрения декарбонизации.
Разумеется, в области внедрения ВИЭ многие страны достигли впечатляющих результатов. По прогнозам МЭА, в период с 2024 по 2030 г. доля зеленых генераций в общем объеме выработки вырастет на 60%[60]. Таким образом, пятая часть мирового энергопотребления будет обеспечиваться ВИЭ.
В то же время до 80% мирового энергобаланса по-прежнему приходится на ископаемое топливо. При этом потребление нефти и газа с 2013 г. выросло на 14%, прежде всего за счет 25%-ного роста в развивающихся странах. Уголь остается стратегически важным энергоносителем для таких лидеров Глобального Юга, как Китай и Индия.
Наряду с растущими экономиками сохранению энергетического статус-кво способствуют цифровые гиганты, чья деятельность невозможна без центров обработки данных. А их потребность в мощных и бесперебойных источниках энергии ВИЭ удовлетворить не в силах.
В связи с чем наблюдается заметный рост числа экспертов, считающих более перспективной синергию атомной энергетики и ВИЭ, нежели их конкуренцию. Среди тех аспектов, где упомянутые виды генерации могут дополнять друг друга, называются следующие:
1. Использование АЭС для балансировки предложения электроэнергии и предотвращения сбоев, которые могут возникать при погодных условиях, неблагоприятных для СЭС и ВЭС.
2. Создание гибридных систем, которые одновременно способны «следовать за нагрузкой», обеспечивать сокращение выбросов парниковых газов и повышать рентабельность инвестиций в энергетическую отрасль.
3. Когенерация, предполагающая использование для вспомогательных нужд, в том числе и связанных с обслуживанием СЭС и ВЭС, тепловой энергии, вырабатываемой АЭС.
Надо сказать, что некоторые страны уже реализуют проекты на основе комбинации атомной и зеленой энергетики[61]. Так, в Швеции рассматривается возможность строительства новых АЭС в сочетании с расширением использования ВИЭ[62]. В Канаде разработан план развития атомной энергетики, который включает в себя использование ММР для обеспечения энергоснабжения удаленных районов и промышленных предприятий. Китай лидирует в строительстве новых ядерных установок, но при этом также активно наращивает генерации с использованием ВИЭ. Подобный подход одной из самых динамично развивающихся экономик мира лишний раз доказывает правоту сторонников синергии ядерной и зеленой энергетики.
3. Стратегические цели России в области атомной энергетики
1. Принципы работы атомных реакторов
2. Типы реакторов и их особенности
3. Технологии замкнутого топливного цикла
4. Малые модульные реакторы и их возможное применение
5. Термоядерный синтез: потенциал и вызовы
1. Принципы работы атомных реакторов
Атомный реактор – сложная инженерная система, используемая для преобразования энергии атомного ядра, выделяемой при расщеплении таких элементов, как уран–235 или плутоний–239, в тепловую.
В активной зоне реактора, содержащей ядерное топливо, начинается реакция деления. Высвободившиеся нейтроны, ударяя по атомам урана или плутония, инициируют дальнейшее их деление, запуская цепную реакцию. За счет вырабатываемой тепловой энергии нагревается вода, переходя в пар, который и вращает