Czy morskie farmy wiatrowe są konkurencją dla energetyki jądrowej?

Transkrypt

1 IX Międzynarodowa Szkoła Energetyki Jądrowej Warszawa Czy morskie farmy wiatrowe są konkurencją dla energetyki jądrowej? Prof. NCBJ dr inż. A. Strupczewski Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk

2 Polska potrzebuje nowych źródeł energii wiatr czy energia jądrowa? Greenpeace twierdzi, że najtańszą energie dają morskie farmy wiatrowe (MFW). Prasa brytyjska zachwyca się rzekomym spadkiem kosztu MFW o 50%. Pozarządowa organizacja Global Warming Policy Foundation oskarżyła Greenpeace o oszustwo i podała sprawę do sądu. Eksperci energetycy: nie można porównywać niestabilnego wiatru z niezawodną EJ chyba że właściciele wiatraków zapewnią dostawy stałej gwarantowanej mocy do sieci

3 Współczynnik wykorzystania mocy MFW uśredniony na 5 lat, dla UK Do porównań ważna jest wartość średnia, nie szczytowa CF= 37,2% w UK do grudnia 2016

4 Moc elektrowni wiatrowych i pv w Niemczech, 2014 Frakcja czasu, gdy łączna wydajność wiatru była w danym przedziale mocy [GW]. Frakcja czasu, gdy łączna wydajność paneli słonecznych była w danym przedziale mocy [GW]

5 Przewidywane zmiany nakładów inwestycyjnych na MFW w USA wg NREL Przewidywane nakłady inwestycyjne na MFW ( w całości, nie tylko na turbinę) to 5000 USD/MW w 2020 r. NREL National Renewable Energy Laboratory, centrum rozwoju OZE w USA.

6 2500 euro na 4 osobową rodzinę w Niemczech to koszt Zielonej Transformacji Studium Polit. w Dusseldorfie (10.X 2016) : koszty Energiewende do 2025 r, osiągną 520 miliardów euro! Efekty brak redukcji emisji CO2, ale krajobraz wypełniony wirującymi skrzydłami wiatraków! Lider Zielonych, Jurgen Trittin. minister środowiska Niemiec przyrzekał, na początku wdrażania Energiewende, że jej koszt nie przekroczy kosztu porcji lodów raz na miesiąc na osobę! Obecnie niemieckich rodzin co roku nie może zapłacić rachunków za en. elektr.!

7 Dodatkowe koszty transformacji energetycznej w Niemczech Subwencje na OZE 26 mld euro i rosną Wydatki bezpośrednie w skali gospodarstwa

8 Niemcy i Dania- cena energii elektrycznej 2 x wyższa niż we Francji

9 Greenpeace twierdzi, że OZE dają prąd bez przerwy keine Stromlucke Czy to prawda?

10 Wahania produkcji energii z wiatraków spadki mocy i okresy ciszy UK - poniżej 1,25% mocy 10 dni w roku. Polska: Przez 8 dni współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej 8%, przez 24 h tylko 3,7% Spadek mocy wiatru 100% do 0,4% w 24 h

11 Niemcy np. 2-gi tydzień grudnia 2013 r Institut Fraunhofer fur Solar und Wind Energie ISE Die Welt: Na początku grudnia 2013 r. produkcja energii z elektrowni wiatrowych i słonecznych niemal kompletnie stanęła. Nie obracało się ponad wiatraków. Milion układów fotowoltaicznych niemal całkowicie przerwało wytwarzanie prądu. Przez cały tydzień EW, EJ i gazowe musiały zaspokajać około 95% zapotrzebowania Niemiec

12 : Mimo mocy wiatru i pv 74 GW 5 dni obciążenie pokrywały EJ, EW i EG.

13 Produkcja energii el., Niemcy, styczeń Łączna moc nominalna wiatru i słońca, MWe Zapotrzebowanie (MWe), Generacja z pv (MWe) Generacja z wiatru (MWe) Generacja z wiatru (MWe)

14 Generacja z MFW Hornsea wg danych z MFW w Danii w styczniu 2015, 1) Moc średnia MFW dwukrotnie mniejsza od mocy nominalnej. 2) Co zrobić w okresie ciszy morskiej?

15 Aby porównać MFW z EJ, trzeba dodać koszty magazynowania energii MFW Hornsea, UK, 1,396MW moc szczytowa Koszt MFW 1396 x 2759 GBP/kW = 3,9 mld GBP Moc średnia 825 MW, Dla skompensowania braku wiatru przez 4 dni potrzeba MWh. Możliwości: baterie elektryczne, TESLA 500 USD/kWh= 370 GBP/kWh. Koszt 35,4 mld GBP. Razem MFW + baterie = 39,3 mld GBP, tzn cena równowagi dla MFW /MWh

16 Czy wystarczą elektrownie pompowoszczytowe? Najtańsze rozwiązanie elektrownie pompowo-szczytowe. Ale czy to realnie możliwe? Przy energii z wiatru 10%, dla pokrycia ciszy przez 5 dni potrzeba 20 GW x 120h = 240 GWh Energia możliwa do zmagazynowania we wszystkich polskich el p. szcz. to 8 GWh. Inne rozwiązanie- el. gazowe, lub węglowe jako rezerwa. Tę możliwość oceniło OECD

17 Czy lekarstwem jest przesyłanie energii z sąsiednich krajów? pdf Budowa wielkich sieci przesyłowych jest kosztowna i sprzeczna z ideałem energetyki rozproszonej, gdzie każdy wytwarza sam potrzebną mu energię elektryczną. Co więcej, nie jest to wystarczające. Zmiany mocy wiatru występują na dużych obszarach jednocześnie. Przykład moc wiatru w Wielkiej Brytanii i w Niemczech. [Oswald 2008] Wzrost i spadki mocy od 100% do 10% i od 85% do 0% występują jednocześnie w obu obszarach

18 Gdy wiatru brak w Danii, brak go także w Hiszpanii, Szwecji, UK itd Moc wiatraków w 6 krajach w 2015 r. to 97,9 GWe, ale co pewien czas moc rzeczywista spada poniżej 3 GW.

19 Koszty eksploatacji łącznie z kosztami paliwa w EJ w USA Średnie koszty eksploatacji i remontów w Europie to 20 USD/MWh dla farm wiatrowych na lądzie i USD/MWh na morzu International Renewable Energy Agency: Renewable Energy Technologies: Cost Analysis Series, Wind Power, June 2012 Koszty całkowite produkcji elektryczności z EJ łącznie z kosztami paliwa, (bez liczenia kosztów inwestycyjnych) od lat utrzymują się na poziomie około 22 c/kwh= 22 USD/MWh, niżej, niż koszty dla węgla i gazu.

20 Skrócenie czasu projektowania: Olikiluoto - Taishan [EM1]Czy chodzi o miesiące? Jeśli tak, to skrót powinien być mies. Tak, miesiące AS Schematy potrzebne do ustalenia granic budowli EJ (podany w miesiącach) Opisy systemów etap 2, pierwsze wydanie (podany w mies.) Rysunki przestrzenne orurowania (liczba zmian)

21 Skrócenie czasu prac inżynieryjnych i produkcji elementów chwytacza rdzenia Liczba godzin zużytych na prace inżynieryjne potrzebne do jądrowego układu wytwarzania pary Czas od podpisania kontraktu do dostawy ceramicznych elementów chroniących chwytacz rdzenia przed przetopieniem (podany w mies)

22 Produkcja ciężkich elementów. Łączny czas skrócony z 5 lat do 3 lat Dna sitowe i dolna część wytwornic pary Podzestawy powłokowe Granica ciśnieniowa obiegu pierwotnego i dolna część WP Testy hydrauliczne i rozruch Dna sitowe i dolna część wytwornic pary Podzestawy powłokowe Granica ciśnieniowa obiegu pierwotnego i dolna część WP Testy hydrauliczne i rozruch

23 Czas trwania prac spawalniczych (podany w miesiącach) w Olkiluoto 3 i w Taishan Spawanie czwartej wytwornicy pary (WP) zakończone Spawanie trzeciej WP zakończone Spawanie drugiej WP zakończone Spawanie pierwszej WP zakończone

24 Wpływ doświadczenia na skracanie czasu budowy EJ (i koszty )

25 Ceny energii elektrycznej w UK: z MFW o 50% droższa niż jądrowa MFW: 155 a obecna cena energii el. 55 GBP/MWh.

26 Czy można 26 mld euro/rok (subwencje dla OZE w Niemczech) lepiej wykorzystać? Nakłady inwestycyjne na EJ to 4,5 mld euro/gw Za 26 mld euro można zbudować EJ o mocy MWe, tyle ile przewidziano w PPEJ Ich średnia moc w skali rocznej to 6000 x 0,85 = 5100 MWe Wystarczyłoby, aby zastąpić wiatraki o mocy szczytowej 5100/0,24 = MWe - dając tani prąd i stabilną generację przez cały rok i całą dobę. A prąd z elektrowni jądrowych jest najtańszy świadczą o tym statystyki Eurostatu. Zamiast budować drogie wiatraki i źródła rezerwowe, budujmy EJ!

27 Raport NCBJ; trzy rodzaje kosztów: produkcji, systemowe i zewnętrzne Wiatr na lądzie: Oszacowanie niemieckie oparte na współczynniku wykorzystania mocy zainstalowanej 34%. Średni współczynnik dla Niemiec to 19%, przyjęcie 34% oznacza wartości maksymalnie korzystne. Dla Polski przyjęto 24%. Dla energii słonecznej w Polsce przyjęto współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej średnio w ciągu roku 12% Dla elektrowni węglowych, gazowych i EJ przyjęto 85%. Budowa EJ 7 lat, WACC 7% [OECD 2015] Czas użytecznej pracy dla instalacji OZE 25 lat, gaz 30 lat, węgiel 40 lat, EJ 60 lat, hydroelektrownie 80 lat [OECD 2015] Nakłady inwestycyjne (7%) dla EJ 6714 USD/kW, WK USD/kW, wiatr na lądzie 1905 USD/kW(p), pv 1241 USD/kW(p) wiatr na morzu 6137 USD/kW(p) (p)-moc szczyt. [OECD 2015]

28 Energia wyprodukowana w ciągu życia z 1 kw mocy zainstalowanej, MWh/kW Czas życia wg uzgodnień OECD:: Gaz 30 lat Węgiel 40 lat EJ Wiatr 60 lat 25 lat Biomasa 25 lat Energia w ciągu życia EJ 390 MWh/kW Wiatr na lądzie 70 MWh/kW PV 25 MWh/kW

29 Nakłady inwestycyjne na MWh en. el. wytworzonej w okresie życia danego źródła. Jeśli Polskę stać na wiatraki i panele słoneczne, to z pewnością stać nas na elektrownie jądrowe

30 Suma kosztów ponoszonych przez społeczeństwo przy wytwarzaniu energii elektrycznej. Koszty elektrowni jądrowej obejmują likwidację elektrowni i unieszkodliwianie odpadów

31 Ceny płacone za prąd dla odbiorców indywidualnych w UE w 2015 r. Niemcy- subsydia dla OZE w 2016 r. wzrosły do 28 miliardów euro rocznie Cena dla gospodarstw indywidualnych we Francji 0,17 /kwh, 2 x mniejsza niż w Niemczech 0,29 /kwh

32 Czym uzupełnić moce elektrowni węglowych po 2030 roku? Wybór dla Polski Albo energia jądrowa duże nakłady inwestycyjne, tania energia przez 60 lat, spłata nakładów z tych NISKICH opłat. Albo energia wiatru i słońca wg praktyki w Niemczech nakłady inwestycyjne na jednostkę mocy średniej wyższe niż dla EJ, pokrywane z przymusowych wpłat obywateli Subwencje w Niemczech łącznie 26 miliardów euro /rok na 80 milionów obywateli, to 1300 euro/rok na 4-osobową rodzinę, rok po roku. Czy Polacy zgodzą się by każda 4-osobowa rodzina dopłacała rocznie 6000 zł do rachunku za prąd w zamian za przywilej produkcji prądu z wiatru i paneli pv?