журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
рубрики
ГЛАВНЫЕ СОБЫТИЯ МЕСЯЦА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Ядерная энергетика

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Собственность

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА. Регулирование

ТЕНДЕНЦИИ

АВТОЗАПРАВОЧНЫЙ БИЗНЕС

ГАЗ И НЕФТЬ. Нефтерынок

ГАЗ И НЕФТЬ. Сектор газа

КОНФЛИКТЫ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"ТЭК" – №8, 2001
Приложения к статье
Доля различных источников энергии
Операционные издержки (эксплуатационные расходы плюс стоимость топлива) производства электроэнергии
Доля атомной энергии в электроэнергетике разных стран мира

ТЕНДЕНЦИИ

Обречены на использование ядерной энергии

АЭС считаются сегодня, пожалуй, самым спорным источником энергии. Во всем мире идут бурные дискуссии между сторонниками и противниками АЭС. В таких европейских странах как Швеция и Германия "зеленые", похоже, одержали важную победу, добившись свертывания ядерной программы. Однако в других государствах, особенно в Азии, эти программы успешно развиваются.

Роль Ядерной энергии в мировом производстве электриЧества

Изначально ядерная энергетика была побочным продуктом военных технологий и ее развитие субсидировалось государством. Несмотря на то, что ядерный реактор впервые был создан еще в 1942 году, коммерческое использование ядерной энергии началось только в 50-тых. Тогда же появились и первые АЭС, но до 70-тых они не получили широкого применения.

Эра расцвета ядерной энергетики пришлась на 70-тые. Нефтяной кризис 1973 года поставил западные страны перед необходимостью обеспечения энергетической безопасности, в том числе за счет выбора дешевых и доступных источников энергии, а также их диверсификации. Всем этим критериям удовлетворяла ядерная энергетика. Ее доля в общем объеме производства электроэнергии в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) выросла с 5% в 1974 году до 25% к середине 90-тых. Доля же нефти в производстве электроэнергии за этот период упала с 25% до менее чем 10%.

В 70-тых казалось, что ядерная энергетика – энергетика будущего. Однако аварии (на станции Three Mile Island в США в 1979 году и на Чернобыльской АЭС в 1986 году) вызвали громкий протест широкой публики против ядерной энергетики. К тому же рост цен на энергоносители оказался не таким значительным, как предсказывали в 70-тых. Явного экономического преимущества ядерной энергии в сравнении с традиционными видами топлива уже не было. Кроме того, ужесточение требований к безопасности работы атомных станций привело к росту стоимости производимой энергии. В результате ядерная программа в некоторых странах начала сворачиваться и темп строительства ядерных объектов был замедлен. Если в 70-тые производство электроэнергии атомными станциями росло в мире со среднегодовым темпом 19%, то в 80-тые прирост замедлился до 10,5%, а в 90-тые – упал до 2,3%. Тем не менее сегодня ядерная энергетика является существенным фактором экономической жизни многих стран, а ее доля в общем объеме производства электроэнергии в мире составляет 16%.

В настоящее время основным топливом для атомных станций является уран, точнее его изотоп – уран-235. По распространенности в земной коре уран можно сравнить с цинком. Его концентрация, в среднем, составляет 0,00014%. Но в урановой руде, используемой для промышленного производства урана, его концентрация может достигать 2%.

Ядерное топливо, как и традиционные виды топлива, относится к невозобновляемым источникам энергии. Ежегодное промышленное потребление урана в мире составляет около 60 тыс. т. Разведанные же урановые запасы составляют 3340 млн. т. Таким образом, при сохранении нынешнего уровня потребления человечество обеспечено ураном всего на полвека.

Уровень обеспеченности человечества ураном примерно таков, как нефтью и газом. При этом уран имеет значительное преимущество перед традиционными видами топлива. В качестве ядерного топлива можно использовать не только уран-235, концентрация которого в природном уране составляет менее 1%, но и плутоний-239, который в природе не встречается. Производится плутоний в ядерном реакторе из изотопа уран-238, ранее не находившего применения в качестве атомного топлива. Однако сегодня не только разработана технология, но уже и созданы специальные реакторы на быстрых нейтронах, использующие в качестве топлива плутоний.

Применение в качестве реакторного топлива плутония увеличивает ядерные энергетические ресурсы в 60 раз, то есть их хватит на 3000 лет при текущих темпах потребления атомной энергии. Сегодня в мире работают 6 реакторов на быстрых нейтронах. Правда, в коммерческой эксплуатации находятся лишь два из них: российский БН-600 на Белоярской АЭС и французский реактор Phоenix. Первый эксплуатируется с 1980 года, а второй – с 1973 года. Широкое применение реакторов на быстрых нейтронах сдерживается их более высокой в сравнении с обычными типами реакторов стоимостью.

Тем не менее уже сегодня ядерная энергетика получила широкое распространение во всем мире. В 1999 году атомными станциями (440 реакторов) было выработано 2480 млрд. кВт-ч электроэнергии. В некоторых странах ядерная энергетика приобрела доминирующее положение – в 16 государствах доля АЭС в общем объеме производства электроэнергии превышает 30%.

Ядерная энергия для коммерческого использования вырабатывается сегодня в 31 стране мира. В ближайшее время этот клуб пополнится Ираном, который запустит свою первую станцию в Бушере. Строительство атомных станций планируется еще в 3 странах (Египте, Индонезии и Северной Корее). Правда, одновременно с этим некоторые страны сокращают свои ядерные программы. Так, о закрытии в ближайшее время своих АЭС заявили Швеция и Литва. К 2030 году собирается закрыть свои атомные электростанции Германия. Однако учитывая отдаленность этого события и то, какую долю ядерная энергия занимает сейчас в энергобалансе Германии, реализация этого решения ставится специалистами под сомнение.

ЭкономиЧескаЯ эффективность Ядерной энергии

Преимущество ядерной энергетики в сравнении с традиционными технологиями, используемыми для производства электричества, заключается прежде всего в низких операционных издержках АЭС и дешевизне ядерного топлива. При нынешней цене природного урана – около 25 $/кг после обработки и обогащения – стоимость 1 кг ядерного топлива составляет примерно $800. Этого количества достаточно для производства 315 тыс. кВт-ч электроэнергии. Таким образом, стоимость произведенной энергии составляет всего 0,26 цент/кВт-ч.

В последние годы стоимость производства электричества из всех видов топлива неуклонно снижается. А произошедшее в середине 80-тых небольшое увеличение операционных расходов АЭС было связано с тем, что после аварий на Three Mile Island и в Чернобыле возросли требования к безопасности эксплуатации станций и, следовательно, расходы на соответствующие мероприятия.

Однако тариф на электроэнергию определяется не только операционными, но и капитальными расходами. А ядерная энергетика имеет наибольшие капитальные затраты в сравнении с альтернативными вариантами генерации электроэнергии. Необходимо также учитывать, что капитальные затраты ядерной энергетики включают не только стоимость строительства станции, но и расходы на утилизацию отходов и демонтаж атомной станции после окончания ее эксплуатации. Однако, несмотря на существенные капитальные издержки, ядерная энергетика доказала свою жизнеспособность даже в условиях конкурентного рынка электроэнергии.

При проведении реформы электроэнергетики в Великобритании, которая стала пионером в области либерализации электроэнергетического рынка, будущее местных АЭС оказалось под вопросом, так как ядерная программа опиралась главным образом на поддержку государства и капитальные затраты при строительстве и эксплуатации атомных станций оказались чрезмерными. В условиях конкурентного рынка компенсировать эти издержки было невозможно. Перед правительством встала задача эффективной компенсации их государством. В результате в 1990 году был введен 10%-ный дополнительный налог на электроэнергию в пользу АЭС, который был отменен в 1996 году после приватизации. Однако другие страны (Финляндия, Швеция, Голландия) при переходе к конкурентному рынку избежали этой проблемы и их атомные электростанции сегодня успешно работают на рынке.

Причиной продуктивной работы атомных станций на конкурентном рынке являются низкие предельные издержки. Благодаря этому атомные станции используются как базовые для покрытия основной нагрузки в сети, что позволяет им вырабатывать большее количество энергии и, соответственно, получать больше выручки.

Стоимость вырабатываемой АЭС энергии различается в зависимости от технологии станции и ее местоположения. В США средняя стоимость ядерной электроэнергии составляет 2,1 цент/кВт-ч. Однако для некоторых АЭС стоимость может составлять 1,1 цент/кВт-ч. При этом в 1987 году средняя стоимость энергии составляла 3,12 цент/кВт-ч. В Великобритании стоимость производства электроэнергии на АЭС снизилась с 4,5-5 пенс/кВт-ч перед началом реформ до менее 2 пенсов. Тарифы же для промышленных потребителей в США составляют 4 цента, а в Великобритании - около 4 пенс/кВт-ч.

Как показывает практика, ядерная энергетика конкурентоспособна относительно традиционной тепловой генерации. Исследования, проведенные концерном Siemens, одним из ведущих производителей ядерного оборудования, показали, что при использовании реакторов типа EPR мощностью 1550 МВт и SWR-1000 стоимость производства электроэнергии (с учетом капитальных издержек) составляет 0,026 EURO/кВт-ч, а после амортизации оборудования – 0,015 EURO/кВт-ч. Для сравнения: стоимость производства электроэнергии газовой станцией составляет 0,025 EURO/кВт-ч.

Особенно примечательны показатели финской ядерной энергетики. По сравнению с другими генерирующими предприятиями этой страны стоимость строительства АЭС (1749 EURO за кВт установленной мощности) примерно в 3 раза превышает стоимость строительства газовых станций. Однако при коэффициенте используемой мощности более 64% электричество, произведенное на АЭС, становится самым дешевым. При коэффициенте установленной мощности 80% стоимость производства электроэнергии атомной станцией составляет 0,0236 EURO/кВт-ч, тогда как газовой станцией – 0,0269 EURO/кВт-ч, угольной – 0,0254 EURO/кВт-ч, а торфяной – 0,0326 EURO/кВт-ч. При увеличении коэффициента используемой мощности до 90%, что сейчас является нормой для финских станций, стоимость производства электроэнергии атомными станциями снижается до 0,0215 EURO/кВт-ч, угольными – до 0,0241 EURO/кВт-ч, а газовыми – до 0,0261 EURO/кВт-ч.

Ядерная энергетика не может конкурировать с традиционной только в регионах, где малы издержки добычи энергоресурсов. Примером может служить Австралия с огромными запасами дешевого угля. Именно по этой причине в Австралии, несмотря на большие запасы урана, ядерная энергетика практически не развивается.

Разброс цен на энергию показывает, что станции с более высокой стоимостью имеют возможность повысить эффективность производства. Перечислим основные факторы, способствующие повышению эффективности АЭС:

1. Увеличение коэффициента используемой мощности. Как показывает практика работы американских АЭС, стоимость производства электроэнергии обратно пропорциональна загрузке станции. Сегодня коэффициент используемой мощности более 2/3 реакторов в мире превышает 75%, тогда как в 1992 года этот показатель составлял 67%. Наилучшие в этом отношении финские АЭС, где средний коэффициент равен 95%. Для японских реакторов он составляет более 80%, а для французских – 71,2%.

2. Увеличение объема производства. Это заключение непосредственно следует из предыдущего вывода о необходимости увеличения коэффициента используемой мощности. Во всех странах, где была проведена либерализация рынка электроэнергии, производство энергии АЭС выросло (например, в Великобритании). Одной из причин удешевления ядерной электроэнергии был рост ее производства (на старых мощностях) с 41 млрд. кВт-ч в 1992 году до 67 млрд. кВт-ч в 1997 году.

3. Снижение операционных издержек. Достигается путем более рационального распределения ресурсов и применения новых технологий. К примеру, после либерализации энергетического рынка в Великобритании численность персонала на атомных станциях уменьшилось с 8200 до 5000 чел. Текущие капитальные расходы атомных станций в США снизились с $60-70 за кВт установленной мощности в год в середине 80-тых до $20-30 – в 90-тых. Улучшение технологии позволило более эффективно использовать ядерное топливо. Так, на реакторах фирмы Siemens количество энергии, получаемой из 1 кг топлива, увеличилось с 30 МВт-cутки в 1974 году до 45 МВт-cутки в 1998 году.

К этой же категории можно отнести сокращение цикла перезагрузки топлива, что также достигается совершенствованием технологии. К примеру, в США средний период перезагрузки топлива в 1990 году составлял 78 дней. В 1998 году этот процесс в среднем занимал 48 дней, а на некоторых станциях – меньше чем 25 дней.

В будущем повышению относительной эффективности атомных станций может способствовать ужесточение экологических требований. Мы упоминали, что в стоимость ядерного электричества уже включены издержки по утилизации отходов. Тепловые же станции сегодня подобных расходов не несут. Но в связи с необходимостью сокращения выбросов диоксида углерода в атмосферу экологические требования к тепловым электростанциям, прежде всего угольным, будут повышены. Это неминуемо приведет к росту стоимости производства электроэнергии на тепловых станциях и к повышению конкурентоспособности АЭС. Уже сейчас ужесточение экологических норм приводит к росту расходов на очистку выбросов. Так, с 1987 года по 1998 год затраты на экологические мероприятия американских энергокомпаний возросли с $3 млрд. до $6 млрд. (в ценах 1993 года). Ожидается, что в ближайшие 10-15 лет ежегодные расходы достигнут почти $22 млрд.

4. Продление срока службы реакторов. Первоначально предполагалось, что ядерные реакторы будут эксплуатироваться в течение 40 лет. Но благодаря совершенствованию технологии срок их службы может быть продлен до 60 и даже 70 лет. Продление срока службы, естественно, требует дополнительных капитальных затрат, однако они существенно меньше, чем при строительстве новых станций, – порядка $300 млн. и около $2 млрд. соответственно. Заметим, что первые британские АЭС, построенные в 50-тых, – Calder Hall и Chapelcross – до сих пор в эксплуатации, хотя первоначально планируемый срок их работы составлял 20 лет.

Еще одно преимущество атомных станций перед обычными тепловыми – малая чувствительность к изменению цены топлива. Увеличение стоимости ядерного топлива в 2 раза приведет к росту цены на электроэнергию на 9%, тогда как аналогичное изменение стоимости угля удорожит электроэнергию на 31%, а в случае газа – на 66%.

ЯдернаЯ энергиЯ

и экологиЯ

Главный аргумент противников ядерной энергетики – экология. Безусловно, последствия аварии на АЭС могут быть катастрофическими. Но ведь использование традиционных источников также не безопасно с экологической точки зрения. Из 30 граммов ядерного топлива может быть получено 8 тыс. кВт-ч электроэнергии. При этом масса высокоактивных отходов составит тоже 30 граммов. Однако эти отходы легко собрать и переработать в 20 мл жидкости и 6 г стекла, после чего останется только найти место для их захоронения. Для получения такого же количества электроэнергии из традиционных источников понадобится от 3,5 до 9 т угля. Отходы могут составить до 8 т диоксида углерода и несколько сот килограммов диоксида серы, которые будут выброшены в атмосферу, способствуя созданию парникового эффекта и образованию кислотных дождей.

Таким образом, опасность для экологии от использования ядерной энергии остается в значительной степени гипотетической. Заражение окружающей среды произошло только один раз – вследствие Чернобыльской аварии, а при аварии на Three Mile Island радиоактивное заражение не вышло за пределы станции. С тех пор на атомных станциях значительно усилены меры безопасности, что снизило риск повторения инцидентов.

При использовании же традиционных источников энергии происходит перманентный выброс в атмосферу вредных веществ, которые разносятся ветром на значительные расстояния. Эти источники энергии могут быть причиной техногенных катастроф, при которых погибают люди. Это и взрывы метана на угольных шахтах, и разрывы нефтепроводов и газопроводов, и аварии нефтеналивных танкеров, при которых не только гибнут люди, но и происходит загрязнение окружающей среды нефтепродуктами.

Как видно из статистических данных, даже гидроэнергетика может нести смерть людям. Но в современном мире человечество не может жить без энергии, поэтому необходимо не запрещать тот или иной источник энергии, а применять меры, минимизирующие вероятность аварии.

Сегодня человечество остро нуждается в энергии, особенно электрической. По оценкам экспертов, к 2020 году потребление энергии в сравнении с 1980 годом удвоится, а потребление электроэнергии утроится. При этом в ближайшее время не предвидится появления абсолютно экономически приемлемых и экологически чистых источников энергии. Это означает, что человечеству придется пользоваться теми же источниками энергии, что и сегодня. И среди них по-прежнему будет ядерная энергетика. Тем более что АЭС вполне конкурентоспособны в условиях свободного рынка электроэнергии.

Кроме того, атомная энергетика оказывается единственным надежным источником энергии в странах, где запасы ископаемого топлива незначительны. Это относится прежде всего к государствам Юго-Восточной Азии. До 2007 года в этом регионе планируется ввести в эксплуатацию 18 ядерных реакторов, а всего в мире за этот период будет запущено 34 новых атомных блока. Особенно интенсивно ядерная программа развивается в Китае. Сейчас в этой стране функционирует всего 3 ядерных энергоблока, но в ближайшее время будет запущено 8 новых реакторов. При этом Китай нельзя назвать страной, обделенной природными ресурсами.

Антон ПЫРЬЕВ,
по материалам FT, Nuclear Energy Institute, Uranium Information Center

 
© агенство "Стандарт"