Čo čaká energetickú politiku? Zdá sa, že jadro bude triumfovať

32537037822_bd14f426a0_k Ilustračné foto: byronv2/flickr.com

Ten príbeh poznáme, Európska únia sa v mene zelenej idey rozhodla obetovať výrobu elektriny, ako sme ju poznali donedávna. A potom prišla vojna na Ukrajine. Nahradí jednu zmenu iná zmena?

Dôvodov sa črtá viacero. Kľúčové bude, samozrejme, Nemecko. To už otočilo o 180 stupňov v budovaní armády, keď v jednom prejave kancelár Scholz ohlásil, že len tento rok presunie Nemecko na obranu 100 miliárd eur a začne nakupovať americké stíhačky a izraelské drony. Scholz ale začal hovoriť aj o energetickej bezpečnosti a budovaní dvoch terminálov na skvapalnený plyn. Nord Stream 2 sa v blízkej dobe zrejme nespustí, Nemci budú musieť toho prehodnotiť viac. Najmä ak zelené predstavy Európskej komisie narážali na objektívnu realitu už predtým. Otázkou je, či sa odmietnutie jadra zo strany niektorých krajín Únie vrátane Nemecka nestane neúnosným.

Téma sa týka aj Slovenska. O slovenských možnostiach výroby elektriny z rôznych zdrojov sme sa rozprávali s bývalým riaditeľom prevádzky a údržby Slovenských elektrární Ignácom Pňačkom. Rozhovor prebehol ešte pred vojnou, preto ešte nereflektuje potenciál nových udalostí zmeniť európsku energetiku. K tejto téme pripravujeme samostatný text.

Ignác Pňaček je energetický konzultant, ktorý ako dlhoročný člen predstavenstva Slovenských elektrární technicky riadil prevádzku a údržbu väčšiny domácich energetických zdrojov. Neprekvapí teda, že je voči odstavovaniu jadra v Európe veľmi skeptický. Dokonca predpokladá, že aj Nemecko bude musieť svoju politiku vo vzťahu k jadrovej energetike prehodnotiť. Vládnuca zelená ideológia v Nemecku tomu síce donedávna nenasvedčovala, ale po Ukrajine už Berlín zmenil viacero presvedčení, ktorých sa držal od konca druhej svetovej vojny. A najmä, zelené predstavy teraz ešte viac narážajú na realitu.

Súčasný stav európskej energetiky

Plány Európskej komisie na zníženie emisií skleníkových plynov Ignác Pňaček považuje v momentálnej podobe pri súčasnom trende za priveľmi optimistické, až nereálne. „Aj keď sa za posledných tridsať rokov znížili emisie skleníkových plynov o takmer 23 percent, tento trend rozhodne nepovedie k splneniu cieľa zníženia ich emisií do roku 2030 o 55 percent oproti roku 1990 a dosiahnutiu nulových emisií CO2 do roku 2050,“ predpokladá.

V roku 2020 sa vyrobilo v Európe 26 percent elektriny v jadrových elektrárňach, 35 percent vo fosílnych elektrárňach a 39 percent z obnoviteľných zdrojov. „Rok 2020 sa stal prelomovým v tom, že prvýkrát v histórii EÚ výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov bola vyššia ako výroba z fosílnych palív,“ konštatuje Pňaček, no s dodatkom, že na dosiahnutie vytýčených cieľov by bolo potrebné výrazné zrýchlenie trendu znižovania emisií.

„Ak priemerný trend znižovania emisií za posledných 30 rokov bol približne 37 miliónov ton CO₂ ročne, tak na dosiahnutie cieľa nulových emisií do roku 2050 bude nutné tento trend znižovania emisií zvýšiť na cca 130 miliónov ton ročne,“ porovnáva ambiciózny cieľ s realitou.

Ignác Pňaček. Foto: archív I.P.

Najväčší nárast nových energetických zdrojov sa očakáva v oblasti veterných a solárnych elektrární. Očakávania predikujú, že v roku 2030 už bude prevažovať výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov, ktorá by mala tvoriť približne 70 percent energetického podielu. Zvyšných 30 percent bude približne rovnomerne rozdelených medzi jadro a fosílne palivá. 85 percent elektriny by tak v Únii pochádzalo z bezemisných zdrojov. 

Jadrová a vyraďovacia spoločnosť, a. s., (JAVYS) začala s demontážou chladiacich veží jadrovej elektrárne (JE) V1 v Jaslovských Bohuniciach (EBO). V marci 2018 prebiehala demontáž dvoch chladiacich veží. Snímka je z dňa 12. marca 2018. Foto: Lukáš Grinaj/TASR

Okrem jedenástich krajín Európy, ktoré už dnes nemajú uhoľné elektrárne, sa k tomuto cieľu do roka 2030 prihlásilo ďalších trinásť krajín vrátane Slovenska. Ďalších sedem krajín sa k cieľu buď nehlási, alebo ich postoje nepoznáme.

Ak by sa však tieto ciele naplnili, európska energetika by mohla dosiahnuť cieľ nulových emisií už okolo roku 2040. „Nemyslím si, že to bude až také ružové, najmä s ohľadom na to, že horizont plánovania a budovania nových jadrových elektrární vysoko prekračuje obdobie desiatich rokov. Pre stabilitu energetickej sústavy budú navyše ešte dlho potrebné flexibilné zdroje, ako sú plynové a uhoľné elektrárne. Budovanie nových vodných elektrární je tiež investične a časovo náročné, a preto ani v tejto oblasti nemôžeme očakávať rapídny nárast.“

Vodné elektrárne

Ďalšou možnosťou na ceste k vytýčenému cieľu je výrazné zvýšenie možnosti skladovania elektrickej energie najmä formou budovania nových prečerpávacích elektrární. Prípadne skladovanie v akumulátoroch, teda batériách.

Túto možnosť Pňaček považuje za najpravdepodobnejšiu: „Otázne sú však dopady likvidácie tak obrovského množstva batérií potrebných na skladovanie elektriny a reguláciu energetických systémov z pohľadu životného prostredia po skončení ich životnosti.“

Preto očakáva, že práve vyriešenie skladovania elektriny bude na ceste k dosiahnutiu cieľa nulových emisií kritickým bodom. „Ak túto oblasť nevyriešime, len veľmi ťažko môžeme pomýšľať na splnenie tak cieľov pre rok 2030, ako aj konečného cieľa pre rok 2050.“

Keďže konečným cieľom pri výrobe elektriny sú práve nulové emisie, jadrové krajiny ako Francúzsko, Slovensko či Fínsko majú veľkú výhodu v tom, že už dnes patria v tejto oblasti medzi európskych lídrov. „Slovensko s hodnotou približne 90 gramov CO2 na vyrobenú kilowatthodinu je na šiestom mieste a v porovnaní napríklad s Poľskom, ktoré je s hodnotou nad 700 gramov CO2/KWh na poslednom mieste v rámci EÚ, má výbornú štartovaciu pozíciu. Aj preto nepredpokladám, že by sa Poľsko bolo schopné stať v tak krátkom čase uhlíkovo neutrálnou krajinou pri výrobe elektriny v stanovených termínoch. Podobný problém môžu mať aj Česi, ktorí v súčasnosti produkujú takmer 400 gramov CO2/KWh, a aj to je možný dôvod, prečo sa zatiaľ k splneniu cieľa veľmi nehlásia.“

Poliaci sú si toho vedomí a plánujú v krajine postaviť tri jadrové elektrárne.

Súčasná energetická situácia na Slovensku

Spotreba energie na Slovensku aktuálne tvorí okolo 30,86 TWh, z toho väčšina (97,5 percenta) je vyrobená z domácich zdrojov, len 0,77 TWh sme doviezli. Predpokladá sa však, že spotreba bude narastať a v roku 2028 sa domáca spotreba očakáva na úrovni 35 TWh ročne.

Ak by sa aj presadili európske plány elektromobility v súčasnom znení, nemalo by to mať podľa Pňačka do roku 2030 výrazný vplyv na spotrebu elektriny. Pri očakávanom náraste elektromobilov na Slovensku na 100-tisíc do roku 2030 by spotreba elektriny na nabíjanie elektromobilov mala byť pod jedným percentom celkovej spotreby – za predpokladu, že jedno vozidlo prejde 10-tisíc kilometrov ročne. „Určité problémy by mohla spôsobiť skutočnosť, že väčšina vozidiel by sa nabíjala nárazovo vo večerných hodinách po príchode z práce, čím by mohlo zaťaženie siete nárazovo vzrásť,“ analyzuje možné riziká. 

Súčasná spotreba elektriny na Slovensku je pokrytá najmä výrobou elektriny z jadrových elektrární, tvorí dnes viac ako 51 percent našej spotreby. 23 percent spotreby tvorí výroba z fosílnych elektrární vrátane plynu, necelých 15 percent pochádza z vodných elektrární a 8,8 percenta z obnoviteľných zdrojov (bez vody).

Medzi naše zdroje, ktoré najviac znečisťujú ovzdušie a ktorým postupne odzvoní, patria uhoľné elektrárne v Novákoch a Vojanoch. Nováky budúci rok svoju produkciu ukončia, no Vojany zrejme ešte nejaký čas zostanú: „Na východe totiž nemáme iný vhodný regulačný zdroj, ktorý by ich dokázal nahradiť,“ vraví Pňaček.

Inštalovaný výkon verzus skutočný podiel na spotrebe

Na pochopenie príspevkov rôznych typov elektrární k celkovej výrobe elektriny sa musíme zahľadieť na podiely inštalovaných výkonov jednotlivých typov elektrární na celkovej spotrebe elektriny. Práve porovnanie ich inštalovaných výkonov a skutočnej výroby totiž poukazuje na možnosti ich využitia.

Hoci výroba z jadra tvorí u nás vyše polovicu spotreby, inštalovaný výkon jadrových elektrární tvorí len čosi viac ako štvrtinu z celkového výkonu. Opačný pomer je v oblasti vodných elektrární: ich inštalovaný výkon tvorí tretinu našej bilancie, ale v skutočnosti vyrábajú len približne 15 percent našej spotreby. Podobne sú na tom aj naše fosílne zdroje: tretina inštalovaného výkonu, ale tvoria len 20 percent celkovej spotreby. Obnoviteľné zdroje, teda slnko, vietor, biomasa a bioplyn, majú inštalovaný výkon takmer 13 percent, vyrábajú však len 7,5 percenta našej spotreby.

„Nestabilné zdroje, ako je slnko a vietor, ktoré sú závislé od počasia, môžu slúžiť len ako doplnkový zdroj na využitie energetického potenciálu prírody – aj keď zatiaľ nie lacný –, ktorý si ale vyžaduje buď vytvoriť možnosti pre skladovanie elektriny vyrobenej z týchto zdrojov, alebo musia byť rovnocenne kompenzované inými zdrojmi, ktoré sú schopné pružne regulovať zmeny v ich výrobe, ako sú napríklad vodné alebo fosílne elektrárne, ktoré sú schopné pružne plniť požiadavky siete na výpadky výroby z iných zdrojov,“ vysvetľuje Pňaček.

Zo súčasných možností skladovania elektriny považuje za najekologickejšiu a najefektívnejšia variantu – hoci tiež investične náročnú – práve budovanie prečerpávacích vodných elektrární, keď sa voda v časoch prebytku elektriny prečerpáva z dolnej nádrže do nádrže umiestnenej vysoko nad elektrárňou a na výrobu elektriny sa používa v čase vysokej spotreby alebo akútnej potreby siete.

Druhá možnosť je skladovanie prebytočnej elektriny v nainštalovaných akumulátoroch (batériách). „Aj keď EÚ ráta s ich výrazným nárastom do roku 2050, osobne vidím ich využitie najmä ako lokálnych zdrojov na vyrovnávanie odchýlok od zazmluvnenej spotreby v priemyselných podnikoch vzhľadom na vysokú cenu odchýlok na trhu.“

Pri skladovaní elektriny dáva Ignác Pňaček prednosť budovaniu práve prečerpávacích vodných elektrární (PVE). „Slovensko má dlhodobo sledovanú a pripravovanú lokalitu na vybudovanie veľkej PVE Ipeľ, ktorá je síce investične náročná, ale vie skladovať obrovské množstvo energie pre obdobie oveľa dlhšie, ako je na to elektrárni Čierny Váh.“

Nová elektráreň na Ipli by mala mať štyri turbíny, každú s výkonom 150 MW, čo je spolu viac ako jeden jadrový reaktor v Mochovciach. Elektráreň by bola schopná dodávať plný výkon 24 hodín denne. „Inými slovami: je schopná nahradiť jeden jadrový blok počas viac ako 24 hodín.“

Stabilita a bezpečnosť siete: bez jadra to nepôjde

Pre stabilitu siete sú však potrebné dlhodobo stabilné zdroje, ktorú sú schopné s veľkou spoľahlivosťou pokrývať základnú spotrebu elektriny až do úrovne minimálnej spotreby energetickej sústavy. „Jadrové elektrárne takýmto zdrojom rozhodne sú, pretože dokážu so spoľahlivosťou väčšou ako 99 percent dodávať dohodnuté množstvo elektriny do siete. Sú preto nenahraditeľné pri zabezpečovaní stability a bezpečnosti energetickej sústavy krajiny,“ vysvetľuje Pňaček.

Slovensko má momentálne dva jadrové bloky v Jaslovských Bohuniciach s inštalovaným výkonom spolu viac ako 1000 MW a takmer identický výkon aj v dvoch blokoch v Mochovciach.

Para stúpa z chladiacej veže jadrovej elektrárne v Gundremmingene v Bavorsku v piatok 31. decembra 2021. Silvester 2021 bol oficiálne posledným dňom prevádzky troch nemeckých jadrových elektrární. Otázkou je, či sa to po Ukrajine nezmení. Foto: TASR/AP

V súčasnosti sa dokončuje výstavba ďalších dvoch blokov v Mochovciach, pričom tretí blok by mal dodávať elektrinu do siete už v druhom polroku. Vzhľadom na očakávaný nárast spotreby sa tak po dokončení tretieho a štvrtého bloku Mochoviec podiel jadra na našej výrobe zvýši na približne dve tretiny a na tejto úrovni zotrvá zrejme dlhodobo. Napriek ukončeniu výroby v Novákoch sa staneme plne sebestačnými s miernymi prebytkami, ktoré budeme môcť predávať do zahraničia.

Čo je ale dôležitejšie, naša energetická sústava zostane stabilná. Na rozdiel od krajín, ktoré sa orientujú na zelené zdroje, ako je napríklad Nemecko, ktoré má pred sebou vážnu výzvu.

Hoci životnosť súčasných blokov elektrárne v Bohuniciach je v súčasnosti plánovaná na ešte necelých dvadsať rokov, po jej odstavení by bloky mali byť nahradené novou elektrárňou v tej istej lokalite. Tá je zatiaľ len na papieri, no tomu, že s týmto projektom to investori myslia vážne, nasvedčuje podľa Pňačka aktuálny stav prác na projekte – teda schválená EIA a príprava podkladov pre územné rozhodnutie. Táto potenciálna nová jadrová elektráreň však zrejme podiel jadra na našej produkcii elektriny nezvýši, keďže vzhľadom na dlhoročné investičné horizonty tento nový zdroj zrejme už len nahradí budúci výpadok súčasných bohunických blokov.

Pňaček by však v zvyšovaní podielu jadra na našom energetickom mixe už výrazne nad dvojtretinovú hranicu nešiel. „Keďže elektrina sa zatiaľ nedá efektívne skladovať, pri určovaní toho, koľko elektriny môžeme mať z jadra, by sme mali vychádzať z maxím a miním spotreby energie počas roka. Maximá máme na úrovni 3300 – 4500 MW týždenne, minimá 2600 – 3300 MW v závislosti od ročného obdobia a iných vplyvov (pandémia). Keďže jadro je stabilný zdroj, ktorého regulačné vlastnosti sú limitované z hľadiska rozsahu, počtu a rýchlosti zmeny výkonu, jeho podiel by nemal byť výrazne vyšší ako minimum spotreby. Výborným pomocníkom pri prebytku výroby sú práve prečerpávacie vodné elektrárne, ktoré sa môžu využiť na prečerpávanie vody do hornej nádrže, čím zvýšia minimálnu spotrebu siete.“

Za maximálnu rozumnú hranicu podielu jadra na výrobe považuje Pňaček 70 – 75 percent. Ideálne by to však malo byť ešte o čosi menej. Na porovnanie, európsky jadrový líder Francúzsko má podiel jadra približne 70 percent. 

Podpora jadra a spracovanie vyhoretého paliva

Dopady rozhodnutia Európskej komisie o zaradení jadra medzi udržateľné (zelené) zdroje budú mať teda minimálny dopad na smerovanie Slovenska v oblasti výstavby jadrových elektrární. „Rozhodnutie len potvrdzuje našu dlhodobú filozofiu, že bez jadrovej energie nie je možné dosiahnuť ciele EÚ v oblasti uhlíkovej neutrality do roku 2050.“

Podpora jadra by ale zároveň mala riešiť aj problematiku nakladania s vyhoretým jadrovým palivom, ktoré je tiež tŕňom v oku zelených politikov a aktivistov.

Skladovanie a prepracovanie jadrového paliva je v súčasnosti veľmi náročný a drahý proces. Pňaček predpokladá, že v budúcnosti sa vďaka výskumu nájdu nielen efektívnejšie metódy prepracovania jadrového paliva, ale aj efektívnejšie možnosti pre jeho ďalšie využívanie. V súčasnosti sa vo väčšine jadrových elektrární vo svete využíva len malé percento energetického potenciálu uránu. Zvyšok čaká na nové technologické možnosti jeho využitia. Práve v tejto oblasti vidí potenciál európskej spolupráce a zelených dotácií, keďže spracovanie jadrového paliva je príliš drahé na to, aby si ho každá krajina riešila samostatne. „Táto oblasť si vyžaduje zvýšenú pozornosť a nadnárodnú stratégiu,“ tvrdí Pňaček.

Podobne, ako jadrové elektrárne narážajú na svoje limity v energetickej sústave, tak aj obnoviteľné zdroje (slnko a vietor) sú závislé od výkyvov počasia a výroba elektriny z nich je nestabilná. „Preto si vyžadujú budovanie záložných zdrojov, ktoré nahradia výpadky v ich výrobe počas bezveterných a zamračených dní. Vzhľadom na nízke percentuálne využitie týchto zdrojov sa výroba elektriny z nich ešte viac predražuje. Príliš veľa výkonu obnoviteľných zdrojov v sieti si vyžaduje veľké regulačné zdroje alebo rovnocenné skladovacie možnosti, aby sa zabezpečila stabilita siete.“

Veľké odchýlky v sieti je schopná vykrývať práve veľká prečerpávacia vodná elektráreň Čierny Váh, ktorá je schopná vykrývať veľké odchýlky v spotrebe.

Podľa Pňačka pre stabilitu prepojených sietí je dôležité, aby si každá krajina dokázala svoju energetickú spotrebu pokryť a regulovať samostatne a pri budovaní domácich energetických zdrojov zvažovala svoje vlastné prírodné podmienky, vhodné zdroje a tak vytvoriť vhodný mix zdrojov, ktoré sa dokážu navzájom dopĺňať a vyvažovať. 

Zásoby energetických zdrojov

Osobitnou, no dôležitou energetickou témou sú aj zásoby energetických palív. „Dopátrať sa dát o reálnych objemoch jednotlivých druhov palív pre energetiku je extrémne náročné,“ tvrdí Pňaček. „Informácie sa totiž silne líšia sa podľa toho, z akých lobistických skupín pochádzajú, či už ide o jadrovú, plynovú alebo uhoľnú loby.“

Zásoby uhlia sú síce omnoho výdatnejšie, ako sú zásoby drahších palív ako ropa a zemný plyn. „Súčasné metódy ťažby uhlia dovoľujú ekonomicky ťažiť iba niečo viac ako desatinu známych zásob uhlia vo svete. Rozsah odhadovaných zásob v závislosti od predpokladanej spotreby sa pohybuje od cca 200 rokov do 500 rokov. Zásoby ropy pri súčasnej spotrebe a v súčasnosti známych náleziskách sa odhadujú na menej ako 40 rokov. Ťažba ropy sa však za posledných desať rokov zvýšila o viac ako 8 percent, pričom objavy nových nálezísk za to isté obdobie sú minimálne.“

Naproti tomu dnes známe zásoby plynu vo svete sú odhadované na obdobie asi 70 rokov – pri súčasnej spotrebe a známych zdrojoch. „Spotrebu sa darí kompenzovať novými náleziskami, a tak sa predlžuje horizont možného využívania zásob plynu.“

Potenciál produkcie energie z vody je už z veľkej miery využitý, výrazné navýšenie inštalovaného výkonu z vody sa do roku 2050 neočakáva. „Zdá sa, že táto oblasť sa už blíži k svojmu maximu, najmä čo sa týka vodných elektrárni s vybudovanými priehradami a prietočných vodných elektrární. Je tu ale stále potenciál v budovaní prečerpávacích vodných elektrární, ktoré sú ale investične náročné a výroba z nich je drahá. Sú ale nesmierne cenné pri skladovaní a kompenzovaní výroby elektriny z nestabilných zdrojov a tiež pri manažovaní odchýlok v sieti a výpadkoch iných výrobných zdrojov.“

Naopak, inštalovaný výkon veterných a solárnych elektrární by sa mal v EÚ do roku 2050 zvýšiť o cca 500 GW inštalovaného výkonu. Kvôli značnej miere neistoty týchto typov elektrární pri plánovaní výroby budú hrať na Slovensku stále väčšiu rolu jadrové elektrárne pri zabezpečovaní stability siete energetickej siete.

Budúcnosť energetiky je v jadrovej fúzii

Budúcnosť energetiky, ktorá by neprodukovala skleníkové plyny, však Ignác Pňaček vidí najmä v urýchlení výskumu v oblasti jadrovej fúzie. Vyriešením tejto problematiky by sme totiž získali prístup k prakticky neobmedzeným zásobám čistej energie.

Jadrová fúzia spočíva v spájaní jadra niektorých prvkov, napríklad deutéria a trícia, ktoré sa buď nachádzajú v prírode, alebo si ich vieme vyrobiť z iných prvkov. „Deutérium sa nachádza vo vode v množstve asi 0,2 percenta na jeden kubík vody. A trícium sa nachádza aj v odpadných vodách z jadrových elektrární alebo ho vieme tiež ľahko vyrobiť z lítia.“

Výsledkom takejto reakcie je čisté hélium, ktorý je veľmi vzácnym a vyhľadávaným prvkom na zemi, aj keď vo vesmíre je ho dostatok.

Problém je ale v tom, že na spojenie týchto jadier potrebujeme obrovskú energiu (tlak a teplota). Jadrová fúzia prebieha pri obrovskej teplote až do sto miliónov stupňov Celzia. „Nájsť materiály, ktoré by takúto teplotu vydržali, je praktický nemožné. Rieši sa to rôznymi spôsobmi izolácie horúcej plazmy od obalového materiálu, napríklad magneticky alebo vákuom. Táto oblasť sa však zdá byť vcelku úspešne riešená.“

Druhým problémom je dosiahnutie ohromných parametrov, aby k jadrovej fúzii vôbec došlo, pričom je potrebné zabezpečiť, aby uvoľnená energia bola vyššia ako energia spotrebovaná na spojenie jadier. Ďalší problém je zabezpečiť dlhodobú stabilitu procesu spájania jadier.

Za obrovský míľnik v oblasti jadrovej fúzie Ignác Pňaček považuje práve rok 2021, keď sa americkým vedcom pri spájaní jadier podarilo získať väčšie množstvo energie ako bolo nutné na ich spojenie. „Odborníci majú však pred sebou ešte mnoho rokov výskumu a tvrdej práce, no tieto výsledky predstavujú obrovské míľniky a výrazné zlepšenie oproti minulosti. V porovnaní s výsledkami dosiahnutými v minulosti ide až o 25-násobné zlepšenie v porovnaní s rokom 2018.“

EÚ je v tejto oblasti aktívna a svojím programom podporuje vyvíjané termojadrové reaktory, najmä ITER vo Francúzsku, ktorý využíva metódu magnetického udržania plazmy vo svojej komore toroidného tvaru (tokamak). „Zintenzívnenie podpory výskumu v tejto oblasti môže značne urýchliť využívanie jadrovej fúzie na výrobu čistej elektriny a prispieť k dlhodobej udržateľnosti nulových emisií pri výrobe elektriny,“ predpovedá Pňaček do budúcnosti.


Ďalšie články