Energetyka w czasach suszy. Dlaczego Bałtyk ma znaczenie dla polskiego atomu

Tegoroczna susza po raz kolejny pokazała, że dostęp do wody nabiera strategicznego znaczenia dla funkcjonowania systemu energetycznego. Rekordowo niskie poziomy rzek i fale upałów zagroziły ciągłości pracy elektrowni konwencjonalnych i jądrowych w wielu miejscach na świecie. Jednym z istotnych czynników wspierających odporność pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce będzie jej nadmorskie położenie i dostęp do dużego, stabilnego źródła wody chłodzącej.

Woda - niewidoczna część systemu energetycznego

Niedobór wody dotyka każdego roku około 30 proc. powierzchni Unii Europejskiej, a Europejska Agencja Środowiska wskazuje, że wraz ze zmianą klimatu presja na zasoby wodne będzie rosła.

W czasie, gdy zasoby wody słodkiej kurczą się, sektor energetyczny odpowiada już za około 10 proc. jej globalnego zużycia. Jednocześnie dostęp do stabilnych źródeł wody pozostaje jednym z kluczowych warunków bezpieczeństwa i odporności systemu energetycznego. Dlatego coraz większego znaczenia nabierają rozwiązania wykorzystujące wodę morską, której zasoby są znacznie większe i mniej podatne na okresowe niedobory.

Kiedy susza zaczyna wpływać na system  

Stabilność systemu energetycznego ma szczególne znaczenie podczas ekstremalnych upałów, kiedy rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, m.in. ze względu na intensywne wykorzystanie klimatyzacji. Jednocześnie wysokie temperatury i susze mogą ograniczać możliwości produkcyjne części elektrowni. Tegoroczna susza pokazała, jak poważne konsekwencje może mieć w takich warunkach ograniczona dostępność wody wykorzystywanej do chłodzenia.

W Rumunii rekordowo niski poziom Dunaju doprowadził do zatrzymania obu bloków elektrowni Cernavodă. Wyłączenie elektrowni, która odpowiada za około 20 proc. produkcji energii elektrycznej w Rumunii, zwiększyło zależność kraju od importu energii w okresie wysokiego zapotrzebowania. Jeszcze mocniej skutki suszy odczuła elektrownia Paks na Węgrzech. Zakład, który zapewnia blisko połowę krajowej produkcji energii elektrycznej, znalazł się blisko pierwszego całkowitego wyłączenia w swojej ponad 40-letniej historii, ale ostatecznie uniknął pełnego zatrzymania dzięki działaniom podnoszącym poziom wody przy ujęciu. Podobne przypadki wyłączania lub ograniczania mocy reaktorów, tym razem ze względu na temperaturę dostępnej wody chłodzącej, miały miejsce we Francji.

W opisanych przypadkach nie doszło do awarii - ograniczanie produkcji i wyłączanie bloków odbywało się zgodnie z procedurami bezpieczeństwa. Sytuacje te pokazują jednak, że problemy z dostępnością wody i jej rosnącą temperaturą mogą stanowić coraz większe wyzwanie nie tylko dla pracy elektrowni, ale również dla stabilności państwowych systemów elektroenergetycznych.

Bałtyk i lokalizacja polskiego projektu

Bałtyk od lat jest uznawany za bardzo dobre źródło wody chłodzącej dla elektrowni jądrowych. Szwedzkie elektrownie jądrowe Oskarshamn i Forsmark oraz fińskie Loviisa i Olkiluoto od dziesięcioleci wykorzystują wodę z Bałtyku do chłodzenia ze względu na jej dużą dostępność oraz stosunkowo stabilną temperaturę.

Pierwsza polska elektrownia jądrowa w Lubiatowie-Kopalinie ma wykorzystywać otwarty układ chłodzenia wodą morską. Woda pobierana z Bałtyku będzie przepływać przez skraplacze, gdzie odbierze ciepło od pary wykorzystanej wcześniej do napędu turbin. Następnie zostanie odprowadzona z powrotem do morza. Co ważne, woda morska nie będzie miała kontaktu ani z paliwem jądrowym, ani z wodą krążącą w obiegu reaktora - są to odrębne systemy.

Jak podkreślał Mirosław Kowalik, Prezes Westinghouse Polska, podczas rozmowy z Energetyka24, szczególne znaczenie dla inwestycji projektowanej na co najmniej 60 lat eksploatacji będzie miał dostęp do dużego i stabilnego źródła chłodzenia, które ograniczy jej podatność na skutki suszy hydrologicznej i zmiany poziomu wód śródlądowych.

Projektowanie na dekady

Elektrownie jądrowe powstają z myślą o pracy przez wiele dekad. Dlatego już na etapie projektowania należy brać pod uwagę nie tylko obecne warunki, ale również ich przyszłe zmiany - od dostępności wody po występowanie fal upałów i innych ekstremalnych zjawisk pogodowych. W przypadku reaktora AP1000® kwestie odporności na ekstremalne zdarzenia zostały uwzględnione zarówno przy wyborze lokalizacji elektrowni, jak i w samym projekcie reaktora. Jego pasywne systemy bezpieczeństwa wykorzystują naturalne zjawiska fizyczne, takie jak grawitacja, naturalna cyrkulacja i kondensacja, zapewniając bezpieczne chłodzenie reaktora przez 72 godziny bez zewnętrznego zasilania czy bez konieczności interwencji operatora. Po tym czasie chłodzenie rdzenia i obudowy bezpieczeństwa może być kontynuowane pod warunkiem uzupełniania zapasów wody.

W przypadku projektów przewidzianych do eksploatacji przez sześć dekad lub dłużej, odporność na zmieniające się warunki środowiskowe staje się równie istotna, jak parametry techniczne i sprawność samej instalacji. Dzięki połączeniu nadmorskiej lokalizacji, dostępu do stabilnego źródła wody morskiej wykorzystywanej do chłodzenia oraz pasywnych systemów bezpieczeństwa reaktora AP1000, pierwsza polska elektrownia jądrowa jest projektowana z myślą o długoterminowej odporności na skutki zmian klimatu. W miarę jak systemy energetyczne dostosowują się do rzeczywistości kształtowanej przez coraz częstsze susze i fale upałów, tego rodzaju rozwiązania będą prawdopodobnie odgrywać coraz większą rolę w projektach jądrowych na całym świecie.