A jövő globális energiamixének pillérei az atom és megújulók

Az atomenergetika szempontjából igazi áttörésként értékelhető, hogy a nemrégiben Dubajban tartott nemzetközi klímacsúcson az Egyesült Államok és Franciaország vezetésével létrejött egy nemzetközi atomkoalíció. Csaknem két tucat állam tett hitet amellett, hogy csupán a megújulókkal, az atomenergia nélkül, nem lehet a klímacélokat elérni, ezért 2050-ig meg kell háromszorozni a globális nukleáris energiatermelő kapacitásokat. Ehhez a nyilatkozathoz vállalati szinten csatlakozott a globális atomenergetikai ipar vezető nagyvállalata, az orosz Roszatom, követve a Nukleáris Világszövetség (WNA) felhívását, amelyet a világ több mint száz más atomenergetikai cége is támogatott.

Jelenleg egyre több ország kívánja meghosszabbítani üzemelő atomerőműveinek élettartamát, továbbá új atomerőművi egységeket épít több olyan ország is, amelyek eddig egyáltalán nem alkalmaztak atomenergiát.

A kibontakozó atomreneszánsz hátterében annak felismerése áll, hogy a teljes életciklusra vonatkoztatva az atomerőművek biztosítják a leginkább klímabarát áramtermelést, teljes életciklusra vonatkoztatva alacsonyabb a szén-dioxid-kibocsátási értékük, mint a nap- vagy szélerőműveké, emiatt megkerülhetetlen a szerepük a globális éghajlatváltozás elleni harcban.

Érdekes megvizsgálni, hogy miként látja ezt a kérdést a mértékadó nemzetközi szakmai szervezet, a Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA), amely 2023 októberében publikálta az energetikai területen dolgozó szakemberek bibliáját, a globális energetikai ipari előrejelzést tartalmazó World Energy Outlook 2023 című kiadványt.

A Paks II. Atomerőmű látványterve Forrás: Paks II. Atomerőmű Zrt.

A tanulmány a 2050-ig tartó időszakra részletes, mindenre kiterjedő, mélyreható elemzést ad a globális energetika jövőbeli kihívásairól és trendjeiről, valamint a párizsi klímaegyezményben foglalt célok elérése érdekében feltétlenül szükséges teendőkről.

A kiadvány kiemeli, hogy a globális energiaválság okozta közvetlen nyomás valamelyest enyhült, de az energiapiacok, a geopolitika és a világgazdaság rendezetlenek, és a további zavarok veszélye folyamatosan fennáll.

Ma a globális felszíni átlaghőmérséklet már 1,2 °C-kal meghaladja az iparosodás előtti szintet, ami hőhullámokat és más szélsőséges időjárási eseményeket idéz elő. Az üvegházhatású gázok kibocsátása még nem érte el a csúcsot.

Az energiaszektor az elsődleges oka a légszennyezésnek, ami évente több mint 6 millió ember korai halálát okozza. A jelentés megállapítja, hogy globálisan az energiaigény folyamatosan növekszik.

A Ruppuri Atomerőmű pillanatai:

Mindezekre tekintettel a legfőbb üzenet az, hogy az energiarendszerek vonatkozásában a világ minden részén gyors és széles körű változtatásokra van szükség annak érdekében, hogy biztosítani lehessen a biztonságos és fenntartható jövőt. Az elemzés nem egyetlen jövőképet mutat be, hanem három különböző forgatókönyvet vizsgál., amelyek tükrözik a jelenlegi viszonyokat és kiindulási pontokat.

A 2050-ig terjedő nulla kibocsátású forgatókönyve (NZE) meghatározza azt, hogy milyen intézkedések szükségesek ahhoz, hogy 2050-re elérhető legyen a nettó nulla kibocsátás.

A kiadvány emellett másik két forgatókönyvet is vizsgál. A Stated Policies Scenario (STEPS) a kormányok által eddig ténylegesen bevezetett intézkedéseket veszi sorra. A harmadik forgatókönyv, az Announced Pledges Scenario (APS) azt az utat vázolja fel, amelyen végighaladva teljesíthetőek a kormányok által eddig bejelentett klímavédelmi kötelezettségvállalások.

Növekvő villamosenergia-igények

A kiadvány megállapítja, hogy az APS és STEPS, tehát a kinyilvánított és a ténylegesen bevezetett intézkedéseken alapuló forgatókönyvek szerint a globális villamosenergia-igények 2030-ig, illetve 2050-ig nemhogy csökkennének, hanem 25-230 százalékkal növekedhetnek (forgatókönyvtől függően), döntően az e-mobilitás és a hőszivattyús rendszerek elterjedése miatt, amihez még hozzájárul a hidrogéntechnológia fejlesztése is.

Ez hatalmas, 6000-38000 TWh igénynövekedés, amely Magyarország éves áramfelhasználásának mintegy 130-830-szerese.

Új atomreneszánsz

A kiadvány világosan jelzi, hogy csak 2022-ben az új nukleáris kapacitások 40 százalékkal növekedtek.

Valami hasonló zajlik most, mint az 1970-es években az olajársokkokat követően. Ma globálisan az atomenergia a második legnagyobb alacsony szén-dioxid-kibocsátású villamosenergia-termelési mód a vízenergia után és jócskán megelőzi a nap- és szélenergia kapacitását.

A fejlett gazdaságokban az atomenergia az alacsony kibocsátású villamosenergia-termelés legnagyobb forrása.

A törökországi Akkuyu Atomerőmű pillanatai:

Mindhárom vizsgált forgatókönyv szerint jelentősen növekedni fog az atomerőművek beépített kapacitása és az általuk biztosított villamosenergia-termelés.

A legnagyobb növekedéssel Kínában és más, feltörekvő piaci és fejlődő gazdaságokban kell számolni, miközben a fejlett gazdaságokban széles körben újabb és újabb üzemidő-hosszabbításokat hajtanak végre és új egységeket is építenek, vagy kívánnak építeni.

Az új atomerőművi kapacitások domináns típusai továbbra is a nagy egységteljesítményű blokkok lesznek, de a kis moduláris reaktorokban rejlő lehetőségek tovább növelhetik az atomenergia potenciálját.

A ténylegesen megvalósuló projekteket számba vevő STEPS forgatókönyv szerint a globális atomerőművek villamosenergia-termelése a 2022-es 2682 TWh-ról 2030-ra 3351 TWh-ra, 2050-re pedig 4353 TWh-ra növekedhet.

Ez azt is jelenti, hogy az atomerőművek beépített kapacitása a jelenlegi szintről 2050-ig közel másfélszeresére növekedhet!

E forgatókönyv szerint a nap- és szélerőművek termelése is nagymértékben növekszik, de ez hatalmas beruházási és fejlesztési költségekkel jár.

A STEPS forgatókönyvben a nap- és szélerőművek átlagos beruházási költségigénye 2030-ig eléri éves szinten az 550 milliárd dollárt (a zéró kibocsátási (NZE) forgatókönyv már évi 950 milliárd dollárral számol).

Mindeközben a szénerőművek globális termelése 2030-ig csaknem 1200 TWh-val, 2050-ig pedig mintegy 5500 TWh-val csökkenhet. Ezen időtávig a gázerőművek globális termelése közel azonos szinten marad. Ez is azt mutatja, hogy az időjárásfüggő megújulók kiszabályozására hosszú távon még szükség lesz a gázerőművek termelésére is.

Forrás: weo-2023

Az APS forgatókönyvben a nukleáris alapú áramtermelés 2030-ra 3496 TWh-ra, 2050-re pedig 5301 TWh-ra növekedhet.

Az időjárásfüggő megújulók termelésének nagymértékű növekedése mellett a szénerőművek termelése 2030-ig, illetve 2050-ig közel 3450 és 8900 TWh-val csökkenhet. A gázerőművek szerepe 2050-ig megfeleződik.

A 2050-ig nulla kibocsátással számoló NZE forgatókönyv szerint a nukleáris alapú áramtermelés 3936 TWh-ra növekedhet 2030-ra, 2050-ben pedig 6015 TWh-ra. Ez azt jelenti, hogy a 2022-es atomerőművi áramtermelés 2050-ra több mint duplájára emelkedhet, ami természetesen azt vonja maga után, hogy a beépített kapacitások is hasonló mértékben fognak megnövekedni.

A szén- és gázerőművek esetében azonban radikális változás várható, hiszen 2050-ig a szenes erőművek termelése 0, a gázerőművek termelése pedig minimális lenne.

Csökkenő globális kibocsátás

A STEPS forgatókönyv szerint a globális szén-dioxid-kibocsátás a 2022. évi 36 930 millió értékről 2050-ig 29 696 millió tonnára csökkenhet. A nulla kibocsátással számoló NZE forgatókönyv szerint pedig 2050-ig a globális kibocsátás 12 000 millió tonnára csökkenhet. Sajnálatos módon azonban ma még mindig nagy a szakadék az ígéretek és a globális hőmérséklet 1,5 °C körüli emelkedésének stabilizálása között.

A jelenlegi számok

A Nemzetközi Energia Ügynökség legújabb kiadványában foglaltakat erősítik meg a Nukleáris Világszövetség aktuális, novemberi adatai is. Ma 58 új atomerőművi blokk épül mintegy 60 000 MW villamos teljesítménnyel. A jövőben pedig több mint 430-450 új blokk építésével számolnak a világ 34 országában. Csak 2023-2030 között 58 új blokkot kívánnak az áramtermelés szolgálatába állítani.

Ezek az adatok is egyértelműen azt mutatják, a világ mind több országa ismeri fel, hogy nagy mennyiségben, versenyképes áron és a klímavédelmi céloknak is megfelelve kizárólag atomerőművekkel lehet villamos energiát termelni, ezért egyre többen kívánnak belépni az atomenergiát használók „elit klubjába".

Innovatív orosz fejlesztések

Oroszországban számos innovatív és jövőbe mutató nukleáris fejlesztés van folyamatban, amelyek közül már több bizonyította is a létjogosultságát. Az oroszországi Belojarszki Atomerőmű BN-800 típusú gyorsneutronos reaktora tavaly szeptember óta kizárólag kevert, urán-plutónium, MOX-üzemanyagot használ, amely az elmúlt egy évben kiválóan vizsgázott.

Ez fontos mérföldkő, hiszen ennek eredményeképpen ipari méretekben is újra lehet hasznosítani a kiégett nukleáris üzemanyagokat és azokból új üzemanyagot lehet gyártani. Oroszországban több gyorsneutronos reaktor létezik, illetve zajlik a negyedik generációs reaktorok fejlesztése.

Ezek közül például az MBIR egy olyan többcélú, negyedik generációs gyorsneutronos kutatóreaktor, amely a nukleáris tudomány és technológia fejlesztésére irányuló átfogó orosz program keretében valósul meg, és üzembe helyezését követően a világ legnagyobb, 150 MW teljesítményű működő kutatóreaktora lesz.

Az MBIR az Atomreaktorok Tudományos Kutatóintézete dimitrovgrádi telephelyén több mint fél évszázada üzemelő, jelenleg is sokat használt BOR-60 reaktort váltja majd fel. Az MBIR befejezését 2026-ra tervezik, amire egy teljes évvel a kitűzött határidő előtt kerül sor. Ennek megfelelően az MBIR indítása 2027-re várható.

Az MBIR orosz gyorsneutronos negyedik generációs kutatóreaktor:

Emellett Oroszország már rendelkezik referenciával a kis moduláris reaktortechnológia terén.

Idén májusban mérnökként volt alkalmam az SMR-technológia tanulmányozására az oroszországi Pevekben, ahol a világ első és eddig egyetlen úszó atomerőműve működik két kis moduláris reaktorral.

Az ilyen típusú reaktorok az életciklusuk minden szakaszában bebizonyították hatékonyságukat és abszolút biztonságukat az orosz atomjégtörő hajókon.

A Roszatom az atomjégtörők következő generációjához fejlesztett RITM-200 reaktor bázisán újabb úszó atomerőműveket tervez, és ezt használják majd az első szárazföldi SMR-alapú atomerőműben is.

A vállalat korábban már bejelentette, hogy megkapta a szükséges létesítési engedélyt Oroszország – és egyben a világ – első szárazföldi SMR-alapú atomerőművének megépítésére Jakutföldön, amely 2028-ig készülhet el.

Mindezek mellett a Roszatom már építi a BRESZT-OD-300 típusú innovatív ólomhűtésű gyorsneutronos blokkot is, amelynek teljesítménye 300 MW lesz. A Roszatomnál további fejlesztések is folyamatban vannak 1-től 300 MW-ig terjedő, skálázható teljesítménnyel.

Mindezek alapján kijelenthető, hogy ha felelősen állunk a jövőhöz, akkor a klímavédelmi célok elérése érdekében egyaránt támaszkodni kell az atomenergiára és a megújuló energiaforrásokra.

Magyarország is ezt az utat választotta, hiszen a világ többi – az atomenergia energiamixben betöltött jövőbeni szerepét felismerő, racionálisan döntő
– országával együtt halad a Paks II. Atomerőmű megvalósítása,
valamint a megújulók, különösen a naperőművek fejlesztése.

Hárfás Zsolt
atomenergetikai szakértő
az atombiztos.blogstar.hu oldal szerzője