Konkurencyjność ekonomiczna zawsze była zasadniczym powodem wyboru opcji elektroenergetycznych, a od czasu wprowadzenia wolnego rynku jej znaczenie jeszcze bardziej wzrosło. Ocena konkurencyjności ekonomicznej jest zasadniczym elementem polityki zarówno na poziomie rządów jak i na poziomie inwestorów prywatnych.
Ostatnie lata przyniosły renesans w rozwoju energetyki jądrowej. Wielkie kraje takie jak Rosja, Ukraina, Japonia, Chiny, i Indie prowadzą intensywną rozbudowę energetyki jądrowej, Francja i Finlandia budują nowe elektrownie jądrowe dużej mocy, a wznowienie rozwoju energetyki jądrowej zapowiedziały już USA, W. Brytania, Czechy, Słowacja, Rumunia, Bułgaria i wiele innych krajów.
Obecnie pracujące elektrownie jądrowe produkują więcej energii niż przed kilku laty. W 2000r. łączna energia elektryczna wytworzona przez EJ wyniosła 2447 miliardy kWh, co stanowiło wzrost o 15% w stosunku do stanu o 6 lat wcześniej. Wzrost wyprodukowanej energii o 317 TWh równy jest produkcji z ponad 30 reaktorów dużej mocy, chociaż w latach 1995-2000 liczba reaktorów wzrosła tylko o pięć bloków, a łączna moc EJ o 3%. Reszta przyrostu produkcji energii wynikła z polepszenia parametrów eksploatacyjnych istniejących reaktorów energetycznych.
Głębokość wypalenia paliwa w reaktorach PWR wzrosła o 50% ( na bazie cieplnej, nie elektrycznej), z 30 MWd/kg U w 1974 roku do 45 MWd/kg U w 1998 roku i nadal rośnie. W przypadku reaktorów z wodą wrzącą (BWR) wypalenie wzrosło w tym samym okresie z 23 do 40 MWd/kg U, a fizyczna niezawodność paliwa również została zwiększona.
Współczynniki obciążenia EJ przekraczają 75% w dwóch trzecich EJ poza Rosją i Ukrainą, w porównaniu z tylko 39% osiągającymi ten poziom w 1990 r. W ciągu ostatnich 15 lat fińskie reaktory energetyczne znajdowały się na szczycie tablicy osiągów eksploatacyjnych, a obecnie ich skumulowane współczynniki obciążenia wynoszą około 92%. Reaktory w Belgii, Czechach, Japonii, Niemczech, Południowej Korei, Hiszpanii, Szwajcarii, na Węgrzech, w USA i na Taiwanie mają współczynniki obciążenia od 92 do 80 %.
Amerykańskie EJ wykazują stałą poprawę dyspozycyjności w ciągu ostatniej dekady. Średni współczynnik obciążenia, który w 1990 roku wynosił 65%, wzrósł w 2000 r do 85%. Dla nowych elektrowni jądrowych przyjmuje się obecnie jako punkt odniesienia współczynnik obciążenia równy 90%, co odpowiada aktualnym osiągom energetyki jądrowej na świecie. [1]. Już od kilku lat nie ulega wątpliwości, że budowa elektrowni jądrowych jest przedsięwzięciem gwarantującym długotrwałe dostawy taniej energii elektrycznej, a obecne podwyżki cen ropy i gazu ziemnego podnoszą jeszcze bardziej atrakcyjność ekonomiczną energii jądrowej.
Porównania dokonywane w ostatnich latach XX wieku wskazywały, że konkurencyjność energii jądrowej zależy od stopy oprocentowania kapitału. W krajach, gdzie stopa ta wynosiła 5%, elektrownie jądrowe były najtańszym źródłem energii elektrycznej, zaś w krajach o wysokiej stopie procentowanej- rzędu 10 % - tańsze były elektrownie gazowe lub opalane ropą, których nakłady inwestycyjne były stosunkowo dużo mniejsze, a czas zamrożenia kapitału podczas budowy znacznie krótszy. Jednakże po polepszeniu parametrów eksploatacyjnych EJ w ciągu ostatniej dekady sytuacja zmieniła się zdecydowanie na korzyść EJ. Co więcej, firmy reaktorowe opracowały nowe udoskonalone typy reaktorów, takie jak reaktor AP 600 lub AP 1000 w USA lub EPR w Unii Europejskiej. Dzięki starannemu przygotowaniu budowy i wprowadzeniu systemu prefabrykacji elementów EJ, czas jej budowy może być znacznie skrócony, np. do 36 miesięcy w przypadku reaktora AP 1000. Jednocześnie znacznie zmniejszono ilość potrzebnych dla EJ układów bezpieczeństwa i ich składników, a dzięki wykorzystaniu sił naturalnych takich jak siła grawitacji lub konwekcja naturalna wyeliminowano kosztowne układy zasilania awaryjnego, np. generatory diesla i ich układy pomocnicze zaopatrujące te generatory w wodę, paliwo i smary.
Wątpliwości co do konkurencyjności ekonomicznej elektrowni jądrowych rozwiały się po opublikowaniu wyników szeregu wielkich studiów przeprowadzonych na początku XXI wieku. W 2000 r. Finlandia przeprowadziła analizę porównawczą kosztów wytwarzania energii elektrycznej w nowych elektrowniach [2], a w następnych latach wykonano takie analizy w USA [3], w W. Brytanii [4] a ostatnio w krajach OECD [5, 6]. Dały one podobne wyniki, wskazujące, że energia jądrowa jest najtańszym źródłem energii elektrycznej z nowych elektrowni. Wyniki tych analiz omówimy poniżej, szczególną uwagę poświęcając studium fińskiemu, które posłużyło za podstawę do zamówienia elektrowni jądrowej dla Finlandii, a także przyczyniło się niewątpliwie do tego, że parlament fiński podjął słynną uchwałę mówiącą, że „
energetyka jądrowa jest rozwijana w Finlandii dla dobra społeczeństwa”.
2. Ocena ekonomiczna opracowana w Finlandii Studium fińskie, oparte na szczegółowych analizach ekonomicznych uwzględniających aktualne osiągi elektrowni jądrowych na świecie i w Finlandii [2] przedstawia porównanie czterech możliwych źródeł energii, mianowicie energii jądrowej (EJ), elektrowni węglowej kondensacyjnej (EW), elektrowni gazowej z cyklem połączonym (EG) i elektrowni opalanej torfem (ET). Zasadnicze parametry i dane kosztowe dla tych elektrowni przedstawione są w tablicy 2.1. Wszystkie koszty wyrażone są w Euro (€) przy przeliczniku 1 € = 0,9 USD. Jako elektrownię odniesienia w cyklu węglowym przyjęto istniejącą w Finlandii elektrownię Meri- Pori o mocy 560 MWe opalaną pyłem węglowym, a w przypadku torfu rozpatrywano spalanie w złożu fluidalnym. Dane dla elektrowni gazowej przyjęto zgodnie z najnowszymi osiągnięciami technicznymi w praktyce międzynarodowej. Moc EW i EG wybrano dostatecznie duże by zrealizować korzyści skali. Elektrownia węglowa byłaby zlokalizowana na wybrzeżu morskim. Wielkość elektrowni torfowej ograniczono do 150 MWe, ponieważ przy większej mocy transport paliwa stałby się zbyt dużym obciążeniem.
Przy ocenie kosztów produkcji energii elektrycznej przyjęto stopę procentową 5% rocznie i ustalony poziom cen z lutego 2000 roku. Czas budowy EJ przyjęto równy 5 lat. Wszystkie wydatki na gospodarkę odpadami radioaktywnymi (łącznie z paliwem wypalonym) i likwidację elektrowni są ujęte w zmiennych kosztach eksploatacji i napraw poprzez coroczne wpłaty do funduszu odpadów jądrowych.
Koszty wytwarzania energii elektrycznej przy rocznej pracy przez 8000 godzin na pełnej mocy (co odpowiada współczynnikowi obciążenia 91%) pokazano na rys. 2.1. Koszt energii elektrycznej wytwarzanej w elektrowni jądrowej wynosi 22,3 €/MWh, w elektrowni węglowej 24,4 €/MWh, a w elektrowni gazowej 26,3 €/MWh [2]. Dominującą składową kosztów w przypadku elektrowni jądrowej są nakłady inwestycyjne, natomiast koszt paliwa jądrowego jest niski. W przypadku innych źródeł energii dominującą składową stanowi koszt paliwa.
Elektrownia jądrowa wymaga znacznie wyższych nakładów inwestycyjnych niż pozostałe źródła energii – 1749 €/kW łącznie z kosztem pierwszego wsadu paliwowego do rdzenia, co stanowi jednostkowe nakłady inwestycyjne trzykrotnie wyższe niż dla elektrowni gazowej. Ale koszty paliwowe są znacznie niższe i przy współczynniku obciążenia powyżej 70% energia jądrowa staje się najtańszym źródłem energii [2]. Przy współczynniku obciążenia 80% koszty paliwowe wynoszą dla cyklu jądrowego 2,36 c€/kWh, dla węgla 2,54, dla gazu 2,69 i dla torfu 3,26 c€/kWh. Przy współczynniku wykorzystania mocy zainstalowanej równym 90% (co w Finlandii stanowi wartość odniesienia dla EJ) przewaga energii jądrowej wzrasta, bo koszty paliwa jądrowego wynoszą tylko 2,15 c€/kWh, podczas gdy dla węgla są one równe 2,41 i dla gazu 2,61 c/kWh. Gaz jest najtańszy tylko przy współczynnikach obciążenia poniżej 55%. [1]
Na rys. 2.2 pokazano koszty wytwarzania energii dla czterech wybranych źródeł energii w funkcji rocznego czasu pracy elektrowni na pełnej mocy.
wstecz
