ENERGETIKA: Sýčkování nad malými modulárními reaktory
Původně se v rámci tématu malých modulárních reaktorů zvažovaly výtopenské bloky s tepelným výkonem do 1000 MWt (zhruba ekvivalent elektrického výkonu 300 MWe), nejčastěji tak 200 MWt. V poslední době se v tisku objevují informace o tom, že ČEZ získal podíl ve společnosti Rolls-Royce SMR formou kapitálového vstupu a chce se podílet na výrobě reaktorů 470 MWe, což je násobně větší výkon než to, co se původně považovalo za malé a modulární.
Podle stoupenců malých modulárních reaktorů by tento program měl, díky sériovosti malých reaktorů, dosáhnout nízké úrovně měrných (na megawatt) investičních nákladů. Méně se již mluví o tom, že zmenšování výkonu znamená ztrátu úspor z rozsahu, a ona sériovost by tuto ztrátu musela nejenom vykompenzovat, ale také překompenzovat, aby to celé mělo smysl. Zde se pokusím namapovat úspory/ztráty z rozsahu z pohledu základní poučky pro oblast energetiky.
Tato poučka říká, že investiční náklady rostou s pláštěm (při prvním přiblížení si můžeme představit například materiál kotle) a výkon roste s objemem. Plášť znamená druhou mocninu, objem třetí mocninu. Čtyřikrát víc oceli (22=4) dává osmkrát (23=8) větší výkon kotle, a tedy poloviční měrné investiční náklady. Poměru druhé a třetí mocniny 0,67 odpovídá pravý sloupec níže uvedené tabulky. Tento základní vztah spoluurčil vývoj elektroenergetiky od malých pivovarských generátorů (které zažila Hrabalova matka na začátku knihy Postřižiny) až po vyspělou energetiku, která je solí v očích progresivistů. Vztah druhé a třetí mocniny byl vlastně jedním z motorů rozvoje elektroenergetiky v 20. století.
Pro úplnost: jaderný reaktor samozřejmě není kotel.
Progresivisté nás tlačí zpět k malé místní výrobě, nutně neefektivní, trochu to připomíná Havlův romantický sen o autarkním prasedlákovi na hroudě, který žije v souladu s řádem přírody.
Teoretická tabulka ztrát úspor z rozsahu při zmenšování jaderné elektrárny, změna měrných investičních nákladů v závislosti na výkonu a mocnině:
| Měrné investiční náklady pro 1200 MWe = 100 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mocnina: | 1,00 | 0,95 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,75 | 0,71 | 0,67 |
| Výkon (MWe) | ||||||||
| 100 | 100,0 | 113,2 | 128,2 | 145,2 | 164,4 | 186,1 | 206,4 | 228,9 |
| 200 | 100,0 | 109,4 | 119,6 | 130,8 | 143,1 | 156,5 | 168,6 | 181,7 |
| 300 | 100,0 | 107,2 | 114,9 | 123,1 | 132,0 | 141,4 | 149,8 | 158,7 |
| 400 | 100,0 | 105,6 | 111,6 | 117,9 | 124,6 | 131,6 | 137,8 | 144,2 |
| 500 | 100,0 | 104,5 | 109,1 | 114,0 | 119,1 | 124,5 | 129,1 | 133,9 |
| 600 | 100,0 | 103,5 | 107,2 | 111,0 | 114,9 | 118,9 | 122,4 | 126,0 |
| 700 | 100,0 | 102,7 | 105,5 | 108,4 | 111,4 | 114,4 | 117,0 | 119,7 |
| 800 | 100,0 | 102,0 | 104,1 | 106,3 | 108,4 | 110,7 | 112,6 | 114,5 |
| 900 | 100,0 | 101,4 | 102,9 | 104,4 | 105,9 | 107,5 | 108,8 | 110,1 |
| 1000 | 100,0 | 100,9 | 101,8 | 102,8 | 103,7 | 104,7 | 105,5 | 106,3 |
| 1100 | 100,0 | 100,4 | 100,9 | 101,3 | 101,8 | 102,2 | 102,6 | 102,9 |
| 1200 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
Ve výše uvedené tabulce je namapován vliv těchto vztahů v různých variantách jako matematická abstrakce. Ve spodním řádku jsou relativní měrné investiční náklady bloku 1200 MW, které jsou vždy 100. V horním řádku jsou (proloženě) různé mocniny pro účely této úvahy. Mocnina 0,65 znamená „natvrdo“ platnost teoretického vztahu druhé a třetí mocniny. V praxi to až tak platit asi nemůže, ale do uvedené mapy možností do patří. Úplně vlevo je mocnina 1,0, která zcela nuluje úspory z rozsahu, měrné investiční náklady jsou stále stejné pro všechny výkony. Všechny velikosti reaktorů tak mají v této čiré abstrakci v levém sloupci stejné měrné investiční náklady (=100). V posledních třiceti letech jsem každý projekt v energetice, který se mi dostal do ruky, a obsahoval od stejné firmy různé velikosti téhož, zkoušel právě hledáním této mocniny. Bohužel v tom nebylo žádné jádro. Pístové kogenerace jsou tak na mocnině 0,9÷0,95, plynové turbiny jsou více vpravo, uhelné technologie ještě více. Vlevo jsou „lehké“ a vpravo „těžké“ technologie. Podle této zkušenosti se domnívám, že vliv těchto fyzikálních (nikoli například organizačních) úspor z rozsahu by u jádra mohl být tak na úrovni mocniny 0,75. Rád se podívám na přesnější názor. Pro reaktor o výkonu 400÷500 MWe by to pak oproti reaktoru s výkonem 1200 MWe znamenalo růst měrných investičních nákladů zhruba o čtvrtinu až třetinu. To je v tabulce zvýrazněno. Tento spekulativní odhad samozřejmě nemusí být přesný, zkusme ale uvažovat dále: je sériovost schopna onu čtvrtinu až třetinu vykompenzovat? A překompenzovat? A na kolikátý pokus? U prvního bloku se sečte vliv negativních úspor z rozsahu s vícenáklady pionýrského činu a bude to s velkou pravděpodobností ekonomický neúspěch.
Teplárenské využití
Existuje také úvaha, že by takovéto bloky v teplárenském (kogeneračním) provozu zachránily naše stávající soustavy centrálního zásobování teplem (CZT), které jsou teď zpravidla založené na uhelné kogeneraci. Slabé místo této úvahy vidím v tom, že než by se tyto „malé“ jaderné bloky začaly uvádět do provozu, uhelné zdroje by pod tlakem ekologických destruktorů civilizace přešly na plyn a velké soustavy centrálního zásobování teplem by se často rozpadly, protože velká teplárenská soustava s plynem na začátku nedává smysl, pokud nemá nějakou další výhodu (například velkou spalovnu): rozdíl mezi účinností malého (v domě) a velkého (na začátku) plynového kotle je malý. Neumím si představit pražskou soustavu centrálního zásobování teplem s plynovým kotlem v Mělníce. Ono je přece levnější rozvádět plyn (hustou energii) než horkou vodu (řídkou energii. Kam se pak to „malé modulární jádro“ bude připojovat?
Slovíčkaření
„Malé modulární“ reaktory s výkonem 470 MWe nejsou ani malé ani modulární, jsou to zmenšené velké bloky. Název je zjevně dimenzován podle PR logiky. To jsme také zažili v devadesátých letech v Ostravě, kde nazvali plechotrať minihuť, protože je to libozvučnější pro veřejnost a novináře: to není kritika, jenom poznámka. Logika úspor z rozsahu žene projektanty „malých modulárních“ reaktorů k vyšším výkonům (cestuje to v naší tabulce směrem dolů) a reaktor s visačkou „malý“ tak v čase roste.
Lokality
V osmdesátých letech hledali v Energoprojektu jaderné lokality „průsvitkovou metodou“. To znamenalo, že vždy na jednu průsvitku vyšrafovali z nějakého hlediska zakázané (nebo podmíněně zakázané) zóny. Byla to například geologie, vojáci, města, civilní letecká doprava a podobně. Nakonec dali průsvitky na sebe a na okno a prosvícená místa zkoumali blíže. Výsledek byl, vedle dnes provozovaných lokalit, dvě další - Tetov a Blahutovice, na východním Slovensku Kecerovce. Ne všechny lokality pak na místě obstály, například „Temelín“ měl být původně jinde, ale geologický průzkum našel na místě nějaký zlom a lokalita se stěhovala o tři vesnice dál. Určitě lze najít víc lokalit, ale je to zkrátka vzácné „zboží“. Dnes občas čteme hlášku o desítkách malých modulárních reaktorů: to je umělecký expresionismus. Trochu jako když v sedmdesátých letech vyvěštil jeden výzkumný ústav z Běchovic, že spotřeba elektrické energie v Československu poroste každých deset let na dvojnásobek: byla to palice na stranu a vládu, aby daly prachy na investice. Není chyba dát blok s výkonem jenom 470 MWe do Temelína, když se tam pohodlně vejde několik dalších velkých bloků? A umístit velký blok do Dukovan, když jsou tam problémy s vodou v řece Jihlavě?
Provozní úspory z rozsahu
Při zmenšování instalovaného výkonu nejde jen o investice, ale také o provoz. Velká elektrárna samozřejmě potřebuje na megawatt méně operátorů, hasičů, vrátných atd. než menší blok v samostatné lokalitě.
Závěrem
Nevidím přesvědčivý důvod, proč by elektrická energie z bloku 470 MWe měla být levnější než elektrická energie z bloku 1200 MWe.
