Украинская Ядерная Энергетика: от Высокого Потенциала к Высокой Производительности?

В течение ближайших 20-30 лет большинство стран увеличат потребление электроэнергии. Несомненно, также вырастет и ее производство. У Украины средств на активное продвижение масштабных проектов в альтернативной энергетике нет. По всей вероятности, сжигание углеводородов и ядерное деление останутся основными способами производства электроэнергии в Украине на протяжении следующих 20 лет. Правительство, скорее всего, намерено осуществить «расширение» мощностей (stretch uprate) украинских АЭС. 

Энергетика – это вопрос национальной безопасности Украины. Структура энергетического рынка Украины переживает радикальные преобразования. Украина полагается на импортный газ, и за последний год она существенно диверсифицировала свои поставки в сторону альтернативных России источников. Кроме того, страна потеряла контроль над территориями, которые поставляли уголь для тепловых электростанций. В результате перед государством встал вопрос об импорте угля с неподконтрольных территорий, из России или из других стран. Также Украина импортирует 100% ядерного топлива для атомных электростанций, закупая его у российских и американских компаний. Этой зимой ми все наблюдали ситуацию, когда нехватка электроэнергии привела к регулярным отключениям в большинстве регионах страны.

Правительство Украины предприняло ряд шагов для создания стимулов к эффективному использованию энергии и устранения дисбалансов на энергетических рынках, в частности, ограничение потребления энергии и снижение зависимости от импорта. Тарифы были увеличены, проводятся программы модернизации и структурные институциональные реформы. На стороне предложения, реформы в Украине преимущественно сфокусированы на реструктуризации газовой промышленности (см. недавнее интервью главы «Нафтогаза», на украинском языке). Этого очевидно недостаточно. Украина должна активно искать пути увеличения производства электроэнергии, улучшать эффективность существующих электростанций и инфраструктуры распределительных сетей.

Атомные электростанции (АЭС) вырабатывают примерно половину от общего объема энергии на рынке Украины. В настоящее время функционируют 4 АЭС с 15 реакторами общей чистой мощностью 13,17 гигаватт (ГВт). Существующие электростанции могут быть модернизированы для увеличения их производительности. Это удешевит энергоресурсы, уменьшит зависимость от угля, и через эффект замещения может несколько снизить спрос на импортный газ.

Ниже рассматриваются плюсы и минусы данного подхода.

Ключевое значение

Украинской экономике не хватает энергоэффективности, но она энергоинтенсивна. В Украине ВВП, произведенный на единицу потребления энергии, является одним из самых низких в мире. Кроме того, в национальной экономике насчитывается существенная доля предприятий, которые, даже будучи эффективными, потребляют очень много энергии (например, черная металлургия). Таким образом, даже при явной необходимости повышения эффективности использования энергии, существуют ограничения, налагаемые самой структурой экономики.

Ожидается, что в течение ближайших 20-30 лет большинство стран увеличат потребление электроэнергии. Несомненно, также вырастет и ее производство. Электроэнергию можно получать из различных источников: из углеводородов (в Украине преимущественно  уголь), путем ядерного деления, из различных возобновляемых источников (гидро, ветер, солнце, биомасса, приливы и т.д). Несмотря на заметный в последние 20 лет рост альтернативных способов генерации, особенно в Западной Европе и Северной Америке, их доля в общем объеме производства по прежнему остается незначительной на уровне 5-20%. Германия, один из мировых лидеров в использовании возобновляемых источников энергии, смогла увеличить их долю до 31% в 2014 году, но даже в Германии объемы электроэнергии, произведенной на угольных тепловых электростанциях, превышают объемы производства электроэнергии из всех вместе взятых возобновляемых источников (220 ГВт против 140,4 ГВт). Как сообщает Wall Street Journal, ставка Германии на альтернативную энергетику может даже подорвать ее долгосрочную конкурентоспособность.

С точки зрения своей позиции на мировом рынке ядерной энергетики, Украина занимает 8-е место по мощностям и 4-е место по доле электроэнергии, вырабатываемой на АЭС. Запорожская АЭС является крупнейшей АЭС в Европе и пятой по величине в мире.

У Украины средств на активное продвижение масштабных проектов в альтернативной энергетике нет. Кроме того, существуют политические и бюджетные соображения: правительство Украины снизило тарифы на солнечную энергию в начале 2015 года из-за политического давления в целях сокращения дефицита бюджета. Таким образом, по всей вероятности, сжигание углеводородов (угля, нефти и газа) и ядерное деление останутся основными способами производства электроэнергии в Украине на протяжении следующих 20 лет.

Существует несколько способов увеличения мощности атомных электростанций, которые отличаются своей эффективностью и затратами [подробно можно почитать здесь и здесь]:

• Устранение погрешности измерений: например, использование более точных измерительных приборов для расхода технологической питательной воды позволяет уменьшить погрешность в измерениях. Это позволяет увеличить мощность почти на 2% (обычно на 1,2%-1,7%);
• Растяжение: использование существующего установленного оборудования на высшем уровне его максимальной мощности иногда с более мощным топливом. Это дает увеличение мощности почти на 7%;
• Расширенная модернизация – замена турбогенератора и других систем станции. Увеличивает мощность на величину до 20%.

Судя по информации из открытых источников, правительство, скорее всего, намерено осуществить «растяжение» (stretch uprate). Можно привести аргументы как «за», так и «против» такого увеличения мощности.

Аргументы «за»

1. Атомная энергия «чище». Сжигание ископаемых видов топлива (единственная реальная альтернатива в краткосрочной перспективе) приводит к выбросам парниковых газов (прежде всего CO2), а высокое содержание серы в украинском угле приводит также к выбросам SO2, что, кроме прочего, является причиной кислотных дождей. В 2014 году два сектора экономики отвечали за половину всех выбросов в атмосферу: добыча угля (13% общих выбросов или 405 тысяч тонн) и поставка электроэнергии, газа, пара и кондиционированного воздуха (42%, или 1,3 млн тонн) [ссылка]. Согласно статье в журнале Scientific American, при сжигании угля в окружающую среду выделяется значительно больше радиации, чем в результате выработки такого же количества энергии на АЭС.
2. Меньшая зависимость от угля, производимого на временно оккупированных территориях. В краткосрочном периоде единственной жизнеспособной альтернативной АЭС являются угольные тепловые электростанции. В Украине насчитывается 15 угольных ТЭС, большинство из них расположено в Восточной Украине, а несколько — на самой линии фронта (Луганская ТЭС в г. Счастье) или на оккупированной территории (Зуевская ТЭС). Примерно половина таких электростанций работает на специфичных типах угля (антрацитовая группа), которые в Украине добываются только на территории Донбасса. И даже сейчас, когда после отопительного сезона спрос понизился, заявляют о дефиците угля, поэтому увеличить его поставки за короткий период вряд ли удастся.

3. Атомная энергия дешевле. Нынешняя цена продажи электроэнергии, вырабатываемой на АЭС — 423,84 грн. за мегаватт-час, а вырабатываемой на ТЭС — 862,05 грн за мегаватт-час. К этим цифрам следует отнестись скептически, поскольку представители обоих типов электростанций утверждают, что текущие цены не покрывают их полных расходов. При этом важно, что в других странах аналогичные различия тоже существуют – ископаемые топлива могут конкурировать с атомной энергетикой, только если их месторождения расположены в непосредственной близости к ТЭС. В Украине основным конкурентом атомной энергии является уголь, его отложения находятся очень глубоко и их трудно извлекать, поэтому его добыча требует государственного субсидирования. Кроме того, в настоящее время значительная доля шахт расположена на неподконтрольных украинским властям территориях, и закупки угля (и электроэнергии) с этих регионов могут финансировать террористов, что является крайне весомым побочным эффектом. Следует обратить внимание, что в тариф, скорее всего, будут также включены дополнительные капитальные инвестиции, а точная величина его роста зависит от затрат на модернизацию и графика выплат.
4. При модернизации существующих АЭС не придется бороться с местным общественным мнением, как это обычно бывает с новыми станциями. Украинцы, которые очень сильно пострадали от Чернобыльской катастрофы, чрезвычайно чувствительны к вопросам строительства новых АЭС. В то же время завершение незаконченного строительства новых энергоблоков на Хмельницкой и Ровенской АЭС в 2004-2006 годах было проведено без заметных протестов.
5. Модернизация продлевает срок службы АЭС и повышает ее безопасность. Большинство реакторов были установлены в 80-х, и их заявленный срок эксплуатации составлял 30 лет. В настоящее время сроки эксплуатации реакторов были продлены на 5 лет, а закрытие реакторов в ближайшем будущем кажется маловероятным.

Аргументы «против»

1. Зависимость от импорта топлива. В настоящее время Украина импортирует 100% ядерного топлива, местного производства нет.
2. Меньшая степень маневренности АЭС по сравнению с ТЭС. В течение дня спрос колеблется (так называемая кривая суточной нагрузки), ее предельные значения существенно отличаются от среднедневного спроса, являясь индикатором для пиковых нагрузок. Сейчас Украине нужна максимальная производственная мощность именно для пикового потребления, а атомные электростанции не в состоянии заполнить этот пробел. Увеличение базовой нагрузки «выжмет все соки» из ТЭС, которые по-прежнему должны будут функционировать для компенсации пиковых нагрузок и таким образом потратить больше топлива в расчете на произведенный МВт. Проблема усугубляется тем, что АЭС находятся в госсобственности, а ТЭС преимущественно частные.
3. Расположение АЭС на Западе Украины, вдали от промышленных регионов. Только Запорожская АЭС находится в центральной части страны. Энергетическая инфраструктура пока неспособна передавать энергию в восточные регионы, где сконцентрирована тяжелая промышленность. Разумеется, Украина может экспортировать электричество в ЕС, но более важного вопроса адекватного внутреннего предложения это не решает.

4. Безопасно ли наращивание мощностей? Украинцы хорошо помнят Чернобыльскую катастрофу и, естественно, хотели бы свести к минимуму любые шансы на ее повторение. В поддержку безопасности наращивания мощностей можно упомянуть, что типы реакторов на Чернобыльской АЭС (РБМК) отличались от тех, которые действуют в настоящее время в Украине (ВВЭР). Реакторами типа ВВЭР в настоящее время оснащено большинство из действующих станций в Центральной и Восточной Европе. Этот тип реакторов (водный реактор) считается одним из самых безопасных с точки зрения катастроф, приводящих к радиоактивному загрязнению; их модернизация уже проводилась в США и других странах с конца 70-х [156 утвержденных модернизаций к настоящему времени]. Водные реакторы ВВЭР, того же типа, как действующие реакторы в Украине, были модернизированы в Словакии, Венгрии, Чешской Республике.

5. Существует ли распределительная инфраструктура для обслуживания дополнительных мощностей? Когда завершилось строительство 4-ого реактора на Хмельницкой АЭС в 2004 году, возникла проблема с тем, что линии электропередач, подключающие его к энергетической системе, не справлялись с нагрузкой. Принимая во внимание, что электроэнергия должна транспортироваться на большие расстояния (в случае, если западные АЭС снабжают центральную и восточную Украину), электрическую сеть, скорее всего, также необходимо будет модернизировать.

Заключение

В настоящее время Украина переживает дефицит электроэнергии, который привел к почти регулярным отключениям прошлой зимой. Улучшение ситуации позитивно повлияет на экономический рост и уровень жизни. Страна обладает большим потенциалом в ядерной энергетике, и одним из способов улучшения ситуации является модернизация существующих реакторов, как это было сделано в других странах. Тем не менее, решение о модернизации должно учитывать не только само состояние АЭС, но и их месторасположение, и наличие необходимых подключений к энергосистеме. Если же говорить о спросе, внимание следует обратить на кривую нагрузок и, возможно, преобразовать тарифную политику.