AUTOMATYKA ELEKTRYKA ZAKŁÓCENIA

NR 6/2011 ISSN 2082-4149 AUTOMATYKA ELEKTRYKA ZAKŁÓCENIA e-pismo naukowo-techniczne dla praktyków INTELIGENTNE SIECI INSTALACJE I URZĄDZENIA APARATY JAKOŚĆ ENERGII ZABEZPIECZENIA I OCHRONY OŚWIETLENIE ENERGOELEKTRONIKA MASZYNY I NAPĘDY TERMINOLOGIA WWW.ELEKTRO-INNOWACJE.PL

AUTOMATYKA - ELEKTRYKA - ZAKŁÓCENIA 1/2010 2 STRONA OKŁADKI CZEKA W KAŻDEJ CHWILI NA WASZĄ REKLAMĘ 2 www.elektro-innowacje.pl

OD REDAKCJI Wydawca: INFOTECH, 80-809 Gdańsk, ul. Łużycka 17/5 Tel./fax: 58 625 16 01 e-mail: infotech@infotech.gdansk.pl e-mail: redakcja@elektro-innowacje.pl ISSN 2082-4149 Zespół Redakcyjny: Zbigniew R. Kwiatkowski - Redaktor naczelny Stanisław Przybek, Andrzej Skiba Korekta: Elżbieta Nowakowska Skład i łamanie tekstu: Zespół wydawcy Rada Naukowa: dr inż. Edward Musiał - Przewodniczący prof. dr hab. inż. Ryszard Gessing prof. dr hab. inż. Zbigniew Krzemiński prof. dr hab. inż. Leszek Czarnecki prof. dr hab. inż. Jacek Malko prof. dr hab. inż. Kazimierz Jakubiuk dr hab. inż. Zbigniew Hanzelka, dr hab. inż. Andrzej Sowa dr inż. Henryk Boryń dr inż. Zdzisław Kusto Szanowni Czytelnicy! Od szóstego numeru e-pisma rozpoczynamy cykl artykułów związanych z poprawnym językiem i terminologią. Do tej pory pismo nasze czytało już 10 200 czytelników. Łącznie opublikowaliśmy 470 stron artykułów naukowo-technicznych. W dalszym ciągu zapraszamy do współpracy naukowców i praktyków chcących się podzielić z czytelnikami swoim doświadczeniem. Zachęcamy do zadawania pytań oraz do przesyłania nowych propozycji dotyczących rozwoju pisma. Zbigniew R. Kwiatkowski Pełna lista redaktorów tematycznych oraz recenzentów podana jest na stronie www.elektro-innowacje.pl w zakładce Redakcja. Wszelkie prawa zastrzeżone INFOTECH Rozpowszechnianie artykułów zamieszczonych w e-piśmie AUTOMATYKA, ELEKTRYKA, ZAKłÓCENIA jest możliwe tylko za zgodą Wydawcy pisma. INFORMACJE DLA AUTORÓW Z uwagi na dążenie do utrzymania wysokiego poziomu publikacji, wprowadzamy procedury zalecane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Szczegółowe informacje dotyczące: sposobu przygotowania artykułów procedury recenzowania instrukcji rzetelności oraz przestrzegania praw autorskich deklaracji o wersji pierwotnej, znajdują się na stronie wspomagającej pismo: www.elektro-innowacje.pl w zakładce Redakcja NASI PARTNERZY Zostańcie Państwo naszym partnerem. Tutaj umieścimy logo Waszej firmy. OD REDAKCJI 3

SPIS TREŚCI NR 6/2011 Dbajmy o język 6 NA OTWARCIE NOWEGO ROZDZIAŁU W E-PIŚMIE - dr inż. Edward MUSIAŁ ENERGETYKA JĄDROWA 9 WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - dr inż. Grzegorz JEZIERSKI ENERGETYKA 18 Celowość i możliwości optymalizowania problemów ochrony środowiska współczesnej energetyki - dr inż. Jerzy A. KNITTER OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA 29 OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA W URZĄDZENIACH ŚREDNIEGO NAPIĘCIA. AKTUALNY STAN NORMALIZACJI - dr inż. Edward Musiał TEORIE MOCY 51 59 MOCE I KOMPENSACJA W OBWODACH Z ODKSZTAŁCONYMI I NIESYMETRYCZNYMI PRZEBIEGAMI PRĄDU I NAPIĘCIA. Część 5. Reaktancyjne równoważenie trójprzewodowych obwodów trójfazowych z sinusoidalnymi przebiegami prądu i napięcia - prof. dr hab. inż. Leszek S. CZARNECKI AUTOMATYKA Porównanie jakości pracy trzech algorytmów typu PID: liniowego, rozmytego i neuronowego - dr inż. Mirosław TOMERA PROPOZYCJE FIRM 78 Bezpieczniki topikowe SRF do zabezpieczania ograniczników przepięć - inż. Roman KŁOPOCKI MIEJSCE NA REKLAMĘ spis treści 4

XII konferencja naukowo-techniczna o charakterze szkoleniowym Współorganizatorzy: Wydział Elektrotechniki i Automatyki PG, Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki PG, EC Wybrzeże, Port Gdynia, SPE/O Gdańsk Konferencja będzie ukierunkowana na: Inteligentne sieci elektroenergetyczne [Smart Grid] Inteligentne opomiarowanie [Smart Metering] oraz na tematykę z tym związaną, którą omówią znani wykładowcy, między innymi: prof. Jan Popczyk (Politechnika Śląska) Smart Grid - infrastruktura przebudowy energetyki WEK w energetykę OZE/URE (WEK - wielkoskalowa energetyka korporacyjna, URE - urządzenia rozproszonej energetyki). prof. Zbigniew Hanzelka (Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie) Platforma technologiczna Smart Grid szansą na poprawę jakości dostawy energii elektrycznej dr Krzysztof Nowicki (Politechnika Gdańska) Ocena wsparcia niezawodności nowoczesnych sieci komputerowych dr Mirosław Włas (Politechnika Gdańska) System zarządzania energią w inteligentnych sieciach elektroenergetycznych dr Dariusz Karkosiński (Politechnika Gdańska) Niezawodność komunikacji, zgodnej z IEC 61850, w elektroenergetycznych sieciach inteligentnych prof. Zbigniew Lubośny (Politechnika Gdańska) Smart Grid- Konieczność, czy moda prof. Piotr Tomczyk (Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie) Magazyny energii prof. Ryszard Strzelecki (Akademia Morska w Gdyni) Energoelektronika jako znacząca część struktury inteligentnych sieci elektroenergetycznych prof. dr hab. inż. Leszek S. Czarnecki (Louisiana State University, USA) Samochód elektryczny iluzja czy przyszły poważny odbiornik energii? dr inż. Jarosław Guziński (Politechnika Gdańska) Pojazdy elektryczne rozwój technologii i problemy wpływu na sieć elektroenergetyczną prof. Ryszard Katulski (Politechnika Gdańska) Bezprzewodowa sieć kontroli i sterowania infrastrukturą krytyczną dr Edward Musiał (Politechnika Gdańska) Ochrona przeciwporażeniowa w UPS oraz agregatach prądotwórczych mgr inż. Adam Babś (Instytut Energetyki Oddział Gdańsk) Automatyzacja sieci rozdzielczych jako podstawowy element sieci inteligentnych Szczegółowy program będzie podawany na stronie: www.infotech.gdansk.pl, na której można również pobrać druk zgłoszenia. Całkowity koszt konferencji: 1650 zł +23% VAT obejmuje: 3 dniowe szkolenie, 2 noclegi; zakwaterowanie (2-osobowe) z pełnym wyżywieniem w WZW Jantar oraz materiały konferencyjne drukowane w formie książkowej. Rozpoczynamy obiadem w poniedziałek 28 maja i kończymy obiadem 30 maja. Przy zakwaterowaniu 1-osobowym jest dopłata 50 zł za jeden nocleg. Z uwagi na ograniczoną ilość miejsc prosimy o szybką rezerwację - najpóźniej do końca marca 2012! Dla zainteresowanych egzamin na świadectwo kwalifikacyjne. Uwaga! Ceny nie ulegną zmianie o ile nie wzrosną podatki! Zgłoszenia kierować na adres: INFOTECH, 80-809 Gdańsk, ul. Łużycka 17/5 Tel/fax 58 625 16 01; 605 387 534; email: infotech@infotech.gdansk.pl; www.infotech.gdansk.pl 5

Dbajmy o język Na otwarcie nowego rozdziału w e-piśmie Chodzi mi o to, aby język giętki Powiedział wszystko, co pomyśli głowa... Juliusz Słowacki Język jest systemem umownych znaków, wyrazów i reguł ich łączenia, umożliwiających komunikowanie się, czyli poinformowanie kogoś o czymś, przekonanie kogoś do czegoś albo wyrażenie nastroju bądź odczuć estetycznych. Jeżeli komunikat ma być zrozumiany zgodnie z intencją nadawcy, to powinien spełniać pewne warunki. Powinien być jednoznaczny, czyli wszystkie znaki powinny być użyte zgodnie z przypisanym im znaczeniem. Powinien być zwięzły, czyli powinien zawierać tylko niezbędne znaki, bo ich nadmiar może rozpraszać uwagę odbiorcy. Powinien być klarowny, czyli w sposób prosty i wyrazisty formułować sedno przekazu. A jeśli to potrzebne, powinien wzbudzać określone emocje: radość, wzruszenie, poczucie winy, wzburzenie, gniew bądź strach. Ukształtowana przez wielowiekową tradycję polszczyzna jest językiem rozwiniętym, o bogatym słownictwie i bardzo urozmaiconej, dość nieregularnej fleksji 1. Jest powinnością kolejnych pokoleń język nie tylko zachować, ale wzbogacać, bo upływ czasu i postęp w różnych dziedzinach sprawiają, że pojawiają się nowe pojęcia, które trzeba nazwać, w miarę możności korzystając z rodzimego źródłosłowu. Zarazem wychodzą z użycia niektóre przedmioty, zanikają pewne zachowania, relacje oraz sytuacje i powoli obumiera związane z nimi słownictwo, przechodzi do historii języka. Jest też powinnością kolejnych pokoleń nie dopuszczać do zubożenia języka, do ograniczania zasobu słów będących w użyciu ani do zachwaszczania go. Zapobiegajmy wynikłemu z niefrasobliwości, niedbalstwa bądź niewiedzy zniekształcaniu wyrazów i ich postaci fleksyjnych oraz utrwalaniu bezzasadnych zmian zakresu znaczeniowego wyrazów. Nie dopuszczajmy do wypierania udanych rodzimych wyrazów i zwrotów, które nadal mają rację bytu, do zastępowania ich zbędnymi zapożyczeniami albo co gorsza odstręczającymi kalkami językowymi. Polszczyzna zmieniała się i nadal będzie ewoluować, jest językiem żywym, przystosowuje się do zmieniających się warunków komunikacji między ludźmi. Do dawnych jej postaci sięgają językoznawcy, aby zrozumieć mechanizmy rozwoju języka, a także etymologię (pochodzenie) dzisiejszych wyrazów i zwrotów, ich źródłosłów. Do dawnych postaci polszczyzny sięgają też historycy, nie tylko po to, by rozumieć stare dokumenty i księgi, ale by lepiej pojąć czynniki rozwoju społecznego, jego motory i hamulce, relacje między ludźmi, społecznościami i narodami na przestrzeni dziejów. Studia nad historią języka pozwalają lepiej poznać życie przodków oraz ich dokonania i emocje. Gdyby postać języka zależała tylko od czasu, wtedy w określonej chwili mielibyśmy do czynienia z jedną jedyną postacią polszczyzny. A przecież zarówno kiedyś były, jak i obecnie są w użyciu, zwłaszcza w mowie, różne jej odmiany związane z przestrzenią geograficzną (kraj i jego regiony, diaspory), a także przestrzenią społeczną, uwarunkowaną rozwojem intelektualnym, poziomem wykształcenia, a nawet zawodem użytkowników języka. Jakość wypowiedzi zależy od sprawności językowej osoby, która ją formułuje. Zależy od zasobu słów, jakim mówiący lub piszący rozumnie się posługuje, zależy od zręczności operowania słowem i składnią. Zależy też od kompetencji pozajęzykowych, przede wszystkim od poprawności rozumowania, bo przekaz słowny bezlitośnie obnaża systemy i horyzonty myślowe mówiącego lub piszącego. I wreszcie sprawa najważniejsza interesującego, treściwego przekazu nie sformułuje osoba, która nie ma nic do przekazania innym, która mówi lub pisze tylko dlatego, że znalazła się przed mikrofonem albo co gorsza przed kamerą i chce zabłysnąć choć na chwilę bądź pragnie ujrzeć swoje nazwisko w druku, choćby w brukowcu. Przekazywaną treść można ubrać w rozmaitą szatę słowną. Powinna być ona dostosowana do okoliczności zarówno do możliwości percepcyjnych odbiorcy (wiadomego lub potencjalnego), jak i do tematu wypowiedzi (informacja neutralna, pozbawiona emocji czy wręcz przeciwnie). Powinna być też dostosowana do sytuacji, w jakiej przekaz słowny się odbywa. Sytuacja oficjalna wymaga języka starannego, natomiast w sytuacji nieoficjalnej wystarcza język potoczny, co więcej przesadna poprawność może wtedy razić. Stosownie do sytuacji komunikacyjnej wyróżnia się zatem dwa poziomy normy językowej 1 Fleksja odmiana wyrazów, dział gramatyki zajmujący się opisem form wyrazowych. Na otwarcie nowego rozdziału w e-piśmie - Edward Musiał 6

Dbajmy o język współczesnej polszczyzny: jedną normę wzorcową w sytuacji oficjalnej (np. publiczna wypowiedź ustna, książka lub artykuł) oraz wariantywne normy użytkowe w sytuacjach nieoficjalnych, w kontaktach swobodnych (np. rozmowa towarzyska, pogawędka koleżeńska, list prywatny tradycyjny bądź elektroniczny, wypowiedź na forum internetowym). Normy użytkowe są szczególnie tolerancyjne w odniesieniu do języka mówionego, który z natury rzeczy jest bardziej spontaniczny i mniej sformalizowany niż język pisany. Normy wzorcowej wypada przestrzegać przede wszystkim w języku pisanym, ale także w kontaktach i wypowiedziach ustnych o charakterze oficjalnym, trafiających do dużej liczby odbiorców. Trzeba jej nauczać w szkołach oraz na uczelniach, a także w radiowych i telewizyjnych poradniach językowych, przeznaczonych dla najszerszego grona słuchaczy i widzów, i to w dogodnych godzinach. Normy wzorcowej oczekuje się, często daremnie, od występujących publicznie pisarzy i dziennikarzy, naukowców i artystów, polityków i innych powszechnie znanych osób. Dawniej za wzór mogła służyć polszczyzna wielu radiowych i telewizyjnych spikerów bądź prezenterów, aktorów, recenzentów teatralnych i muzycznych, a nawet szybko mówiących komentatorów sportowych. Czasy się zmieniły i nawet takie osoby bywają dzisiaj rozsadnikami chwastów językowych, deformowania znaczenia słów, błędnego akcentowania i innych ułomności dykcji. Codziennie płyną z radioodbiornika i telewizora słowa i wyrażenia, na które zżymają się osoby dbałe o poprawność językową: w cudzysłowiu zamiast poprawnego w cudzysłowie, widzę tą książkę, tą panią, tą ulicę zamiast tę książkę, tę panią, tę ulicę, ciężko powiedzieć, ciężko zgadnąć zamiast trudno powiedzieć, trudno zgadnąć, mam wiedzę, posiadam wiedzę zamiast wiem, przekonywujący zamiast przekonujący albo przekonywający, przekonywująco zamiast przekonująco albo przekonywająco. Dorastają dzieci urodzone po roku 2000 (po roku dwutysięcznym) i wiele z nich już poprawnie nazywa kolejne kalendarzowe lata swego życia, ale nadal mają z tym kłopot publicznie występujący dorośli, mówiący w roku dwutysięcznym jedenastym. A nie ma w tej kwestii nic osobliwego, chodzi o znane ze szkoły reguły odczytywania liczebników porządkowych wieloczłonowych. W pierwszym odcinku serialu Dbajmy o język spróbujmy raz na zawsze uwolnić się od wątpliwości w tej materii. Skoro bezwiednie mówimy: to jej trzydzieste piąte urodziny, to sześćset pięćdziesiąta trzecia kupiona przeze mnie książka, jego nazwisko znalazło się na tysiąc dwieście trzynastej pozycji, to te same reguły odnośmy do określania roku: 8 rok ósmy, w roku ósmym, 37 rok trzydziesty siódmy, w roku trzydziestym siódmym, 324 rok trzysta dwudziesty czwarty, w roku trzysta dwudziestym czwartym, 900 rok dziewięćsetny, w roku dziewięćsetnym, 966 rok dziewięćset sześćdziesiąty szósty, w roku dziewięćset sześćdziesiątym szóstym, 1000 rok tysięczny, w roku tysięcznym, 1410 rok tysiąc czterysta dziesiąty, w roku tysiąc czterysta dziesiątym, 1800 rok tysiąc osiemsetny, w roku tysiąc osiemsetnym, 1939 rok tysiąc dziewięćset trzydziesty dziewiąty, w roku tysiąc dziewięćset trzydziestym dziewiątym, 2000 rok dwutysięczny, w roku dwutysięcznym, 2001 rok dwa tysiące pierwszy, w roku dwa tysiące pierwszym, 2005 rok dwa tysiące piąty, w roku dwa tysiące piątym 2011 rok dwa tysiące jedenasty, w roku dwa tysiące jedenastym, 2015 rok dwa tysiące piętnasty, w roku dwa tysiące piętnastym, 2035 rok dwa tysiące trzydziesty piąty, w roku dwa tysiące trzydziestym piątym, 2099 rok dwa tysiące dziewięćdziesiąty dziewiąty, w roku dwa tysiące dziewięćdziesiątym dziewiątym, 2100 rok dwa tysiące setny, w roku dwa tysiące setnym, Na otwarcie nowego rozdziału w e-piśmie - Edward Musiał 7

Dbajmy o język 2101 rok dwa tysiące sto pierwszy, w roku dwa tysiące sto pierwszym, 2150 rok dwa tysiące sto pięćdziesiąty, w roku dwa tysiące sto pięćdziesiątym, 2300 rok dwa tysiące trzechsetny, w roku dwa tysiące trzechsetnym, 2323 rok dwa tysiące trzysta dwudziesty trzeci, w roku dwa tysiące trzysta dwudziestym trzecim. Jak wynika z powyższego zestawienia formę liczebnika porządkowego przyjmują jedności oraz, jeśli są, dziesiątki, a setki i tysiące, jeśli są, zachowują formę liczebnika głównego. Jeśli w miejscu jedności i dziesiątek są zera, to formę liczebnika porządkowego przyjmują tylko setki. Jeśli również w ich miejscu jest zero, to wtedy i tylko wtedy formę liczebnika porządkowego przyjmują tysiące. Zdarza się to raz na tysiąc lat. Antoni Słonimski mawiał: Jeśli nie wiesz, jak należy się w jakiejś sytuacji zachować, na wszelki wypadek zachowuj się przyzwoicie. Podobnej rady można udzielić każdemu, kto w sytuacji stresowej, zwłaszcza przed mikrofonem lub kamerą, rozmyśla, jak się odezwać, jak sformułować to, co ma do powiedzenia. Jeśli nie wiesz, jak się odezwać, jak powiedzieć, to na wszelki wypadek mów zwyczajnie, mów swoim codziennym językiem. Jeśli się napuszysz i zaczniesz wypowiadać kwestie, które w zwykłych okolicznościach nie przeszłyby ci przez usta, to zamiast wytworne okażą się one groteskowe, jak te autentyczne wypowiedzi zasłyszane w radiu i telewizji: Te dzieci są dobrze zaopiekowane. Następnym razem będę wyposażona w tą wiedzę. Nie przewiduję mojego ubiegania się o fotel przewodniczącego. Pacjent powinien otrzymywać dodatkową suplementację tlenem. Urząd Regulacji Energetyki zatwierdził nowe droższe cenniki prądu. Możemy poszczycić się dodatnim wzrostem PKB, a inne kraje mają ujemny wzrost. Dokonałem lektury pańskiego artykułu To głosowanie odbyło się bez udziału mojej osoby. On popełnia maksymalnie mało błędów. Na pokładzie naszych pociągów Równie irytujące jest nadużywanie anglicyzmów oraz kalk językowych z angielskiego i innych języków w miejsce poprawnych i miłych dla ucha, od dawna utrwalonych polskich odpowiedników. Dotyka to zarówno polszczyznę ogólną (aplikuję o staż w dywizji sprzedaży), jak i język techniczny (stycznik 3-polowy). Kolejne odcinki tego rozdziału będą poświęcone przede wszystkim terminologii technicznej oraz redagowaniu tekstów technicznych i tylko w razie konieczności będą dotykały dylematów polszczyzny ogólnej, których rozstrzyganie należy do kompetencji językoznawców. Bez przestrzegania poprawnego nazewnictwa technicznego nie będzie sprawnej komunikacji między ludźmi techniki, poprawnej interpretacji norm i przepisów technicznych ani należytego rozumienia książek i artykułów technicznych, katalogów i specyfikacji technicznych, opisów w projektach i wszelkich innych dokumentach technicznych. Zatem dbajmy o język! Edward Musiał Na otwarcie nowego rozdziału w e-piśmie - Edward Musiał 8

ENERGETYKA JĄDROWA WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE dr inż. Grzegorz JEZIERSKI, Politechnika Opolska; e-mail: g.jezierski@po.pl Influence of a power plant on the environment Abstract: The article describes the advantages of the nuclear plant and the threats during its exploitation and aftewards Keywords: nuclear plant, radiation, radioactive waste W artykule przedstawiono pozytywne strony elektrowni jądrowej oraz zagrożenia związane z promieniowaniem radioaktywnym podczas eksploatacji oraz po jej zakończeniu. Słowa kluczowe: reaktor jądrowy, promieniowanie jonizujące, odpady promieniotwórcze Pozyskiwaniu energii w rozmaitych jej formach od zarania dziejów towarzyszy jakieś ryzyko różnych niebezpieczeństw. Począwszy od groźby pożaru przy spalaniu drewna dla pozyskania energii cieplnej, poprzez wielkie katastrofy na zaporach wodnych, liczne tragedie m.in. w kopalniach węgla, awarie przy wydobyciu i transporcie paliw płynnych, skutki nadmiernych toksycznych emisji gazów spalinowych, a kończąc na tym, co wydarzyło się w elektrowni jądrowej w Czarnobylu. Wszystkie technologie pozyskiwania energii, włączając najbardziej konwencjonalne, mają swoje zalety i wady. Również energetyka jądrowa nie odbiega od tej reguły. Ludzie boją się energii jądrowej z powodu groźby promieniowania jonizującego, jaką ona z sobą niesie. Zapomina się jednak o tym, że żyjemy w otoczeniu promieniowania jonizującego i każdy człowiek w codziennym życiu jest wystawiony na różnego rodzaju wpływ promieniowania jonizującego rys. 1. Atmosfera 2,6 12,3 Bq/m 3 (głównie radon) Popiół z węgla 2000 Bq/kg < 200 Bq/m 3 dop. zawartość radonu w pomieszczeniach Gleba 500 Bq/kg Ciało człowieka 130 Bq/kg 1 litr mleka 80 Bq MLEKO Bochenek chleba 70 Bq KAWA 1 kg kawy 1000 Bq Ocean: 13,6 Bq/l (głównie 40 K) Rys. 1 Promieniowanie jonizujące w otoczeniu człowieka. (Bequerel jednostka aktywności Bq bekerel jednostka aktywności w układzie SI; 1 Bq = 1 rozpad/s; pozaukładowa jednostka to curie, 1Ci = 3,7 10 10 Bq WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 9

ENERGETYKA JĄDROWA Wzrost poziomu promieniowania powodowany przez normalną pracę elektrowni jądrowej jest dużo mniejszy niż tło naturalne tj. promieniowanie z gleby, kosmosu, spożywanych pokarmów itp., które towarzyszy nam przez całe życie. Wbrew wielu powszechnie utartym opiniom energetyka jądrowa stanowi niewielkie zagrożenie dla człowieka, a także środowiska naturalnego. Operując np. tzw. znormalizowanym wskaźnikiem wypadków śmiertelnych na wytworzony 1 gigawatorok (GWrok) energii elektrycznej w pełnym cyklu paliwowym, który (wg Uranium Information Centre) wynosi odpowiednio: 0,80 dla elektrowni wodnych, 0,32 dla elektrowni węglowych, 0,09 dla elektrowni gazowych i 0,01 dla elektrowni jądrowych, można zauważyć, iż energetyka jądrowa jest obecnie najbezpieczniejszą technologią wytwarzania energii elektrycznej. Ponadto należy pamiętać, iż określony wpływ na środowisko naturalne człowieka wywierają nie tylko same czynne elektrownie jądrowe, ale tzw. pełny cykl paliwowy obejmujący również kopalnictwo rud uranu, ich przeróbkę, wzbogacanie, produkcję paliwa jądrowego, wypalanie paliwa jądrowego w reaktorach energetycznych, składowanie przejściowe paliwa wypalonego, przetwarzanie paliwa wypalonego, jego transport, składowanie ostateczne paliwa wypalonego oraz odpadów promieniotwórczych jak również końcową likwidację wyłączonej z eksploatacji elektrowni jądrowej. Zagrożenia podczas normalnej pracy reaktora jądrowego Zgromadzona aktywność substancji promieniotwórczych wskutek rozszczepienia jąder uranu podczas pracy reaktora jądrowego jest ogromna. O ile np. aktywność właściwa naturalnego uranu wynosi 2,5 10 4 Bq/g (stąd świeże paliwo jądrowe jest zupełnie bezpieczne, można je brać np. do ręki), o tyle aktywność właściwa jego produktów rozszczepienia wynosi aż 3,7 10 14 Bq/g, czyli jest ponad 10 miliardów razy większa. Po rocznej pracy typowego reaktora wodnego, przy wypaleniu paliwa równym 30 000 MWd/t powstaje w paliwie około 3,2% różnych produktów rozszczepienia (tab. 1) oraz około 0,9% plutonu i 0,1% innych aktynowców (z aktynem włącznie). Ponadto oprócz promieniotwórczych produktów rozszczepienia, plutonu i aktynowców, występują także promieniotwórcze produkty aktywacji. Te ostatnie powstają w wyniku oddziaływania neutronów z wodą chłodzącą, materiałami koszulek, rdzenia i zbiornika oraz gazami rozpuszczonymi w wodzie chłodzącej. Większość substancji promieniotwórczych powstaje w paliwie i materiałach reaktorowych. TABELA 1. Skład izotopowy wypalonego paliwa po roku pracy reaktora jądrowego. Produkty rozszczepienia Nuklid Liczba masowa [g/t uranu] [%] Krypton 83, 84, 85, 86 350,5 1,1 Rubid 85, 87 315,2 0,99 Stront 88, 90 836 2,64 Itr 89 440 1,39 Cyrkon 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96 3398,6 10,72 Molibden 95, 96, 97, 98, 100 3148,5 9,93 Technet 99 770 2,43 Ruten 100, 101, 102, 103, 104, 106 1967,3 6,2 Pallad 104, 105, 106, 107, 108, 110 1083,2 3,42 Tellur 125, 126, 130 500,7 1,58 Jod 127, 129, 131 239,8 0,76 Ksenon 128, 130, 131, 132, 134, 136 4899,8 15,45 Cez 133, 134, 135, 137 2465 7,78 Bar 134, 136, 137, 138 1278 4,03 Lantan 139 1160 3,66 Cer 140, 142, 144 2393 7,55 Prazeodym 141 1100 3,47 Neodym 142, 143, 144, 145, 148, 150 3137,2 9,9 Samar 147, 148, 149, 150, 151, 152 749 2,36 Pozostałe 1467,1 4,63 Suma 31700 100 WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 10

ENERGETYKA JĄDROWA Przedostawanie się produktów promieniotwórczych do otoczenia podczas normalnej pracy reaktora jest niemożliwe ze względu na kolejne bariery (rys. 2), którymi są: bariera 1 sam materiał paliwowy, głównie w postaci ceramicznych elementów UO 2, odporny na wysokie temperatury (temperatura w czasie pracy dochodzi do 2000 C) stanowi barierę dla produktów stałych; charakteryzuje się odpornością na wysokie temperatury (jego temperatura topnienia przed napromieniowaniem wynosi 2800 C, a po napromieniowaniu 2600 C) i wysoką zdolnością zatrzymywania produktów rozszczepienia w ziarnach UO 2 ; w czasie normalnej pracy z UO 2 wydostaje się mniej niż 1% produktów rozszczepienia; dopiero po stopieniu UO 2 z paliwa wydzielają się gazy szlachetne (około 100%), pierwiastki lotne w wysokich temperaturach (głównie jod, cez, tellur - ok. 80%) oraz stałe produkty w postaci aerozoli; bariera 2 - koszulka elementu paliwowego wykonana ze specjalnego stopu. Materiał na koszulkę musi być odporny na korozję, łatwy do obróbki, mieć możliwie mały przekrój czynny na pochłanianie neutronów. Koszulka elementu paliwowego, chroniąca przed zetknięciem wody z paliwem, powinna spełniać dwie podstawowe funkcje: umożliwiać odprowadzenie ciepła wytwarzanego w paliwie do wody chłodzącej oraz uniemożliwić wydostanie się produktów rozszczepienia na zewnątrz; produkty te powinny zostać w szczelinie między paliwem a koszulką, natomiast wydzielać się tylko wówczas, gdy koszulka utraci szczelność; Rys. 2. Poszczególne elementy zabezpieczenia przed wydostaniem się produktów promieniotwórczych z elektrowni jądrowej 1 materiał paliwowy, 2 koszulka elementu paliwowego, 3 układ ciśnieniowy, 4 układ kondensacji pary, 5 i 6 obudowy bezpieczeństwa wewnętrzna i zewnętrzna WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 11

ENERGETYKA JĄDROWA bariera 3 - układ ciśnieniowy obiegu pierwotnego (PWR) 1 lub obiegu wytwarzania pary (BWR) 2 ; barierą są ścianki obiegu odporne na pełne ciśnienie panujące w reaktorze, wykonane ze stali nierdzewnej i wielokrotnie kontrolowane podczas montażu i później w czasie eksploatacji; Rys. 3. Test z 1988 r., podczas którego samolot wojskowy F-4 Phantom uderzył z prędkością 215 m/s w ścianę betonową o grubości 3,66 m imitującą kopułę bezpieczeństwa reaktora jądrowego. Samolot był wypełniony wodą a nie paliwem. Wynik testu wykazał, iż 96% wydzielonej energii kinetycznej zostało zużyte na uszkodzenie samego samolotu, podczas gdy tylko 4% na uszkodzenie konstrukcji betonu maksymalna penetracja wgłąb betonu wynosiła zaledwie 60 mm (dzięki uprzejmości Sandia National Laboratories) bariera 4 - układ dla kondensacji pary, umożliwiający redukcję ciśnienia; bariera 5 i 6 - obudowa bezpieczeństwa całego reaktora wraz z obiegiem pierwotnym; obudowę bezpieczeństwa stanowi wewnętrzny szczelny płaszcz stalowy (5), o grubości 30 50 mm (projektowany na nadciśnienie do 0,5 MPa), oraz zewnętrzny budynek betonowy (6) z betonu wstępnie sprężonego o grubości 1 2 m; bariera ta spełnia dwie podstawowe funkcje: ochrony reaktora i innych urządzeń przed oddziaływaniami zewnętrznymi (np. uderzeniem przez spadający samolot) rys. 3 oraz niedopuszczania do niekontrolowanego uwalniania substancji promieniotwórczych do otoczenia w warunkach awaryjnych. Budynki bezpieczeństwa wykonuje się zwykle w postaci kuli, walca lub walca z półkolistą kopułą (rys. 4). Elektrownia jądrowa podczas normalnej eksploatacji wywiera wpływ na środowisko naturalne poprzez: wydzielanie produktów promieniotwórczych do atmosfery; wydzielanie produktów promieniotwórczych do wód zrzutowych; wydzielanie stałych odpadów promieniotwórczych, wymagających bezpiecznego ich składowania; wydzielanie ciepła odpadowego, podobnie (jak w każdej elektrowni cieplnej). 1. PWR - Pressurized Water Reactor reaktor wodny ciśnieniowy 2. BWR - Boiling Water Reactor reaktor wodny wrzący. Rys. 4. Budynek bezpieczeństwa elektrowni jądrowej w kształcie kopuły WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 12

ENERGETYKA JĄDROWA Wszystkie odpady promieniotwórcze - gazowe, ciekłe oraz stałe podlegają już na terenie elektrowni specjalnym procesom przetwarzania. Wymaga to znacznego rozbudowania różnych procesów technologicznych, jak i wielu dodatkowych obiektów, których nie ma np. w elektrowni konwencjonalnej. Wydobywające się z reaktora lotne substancje promieniotwórcze (wskutek rzeczywistych nieszczelności) są wychwytywane poprzez system filtrów. Pomimo tego część substancji promieniotwórczych przedostaje się do otoczenia poprzez wysoki komin, w sposób ściśle kontrolowany. Są to przede wszystkim substancje lotne, które trudno wychwycić i związać chemicznie, np. gazy szlachetne: izotopy ksenonu i kryptonu. Ilość i rodzaj substancji przenikających do atmosfery zależy od rodzaju reaktora jądrowego; np. w reaktorach moderowanych i chłodzonych wodą (PWR i BWR) promieniotwórcze skażenie pochodzi głównie od trytu (H-3), natomiast w reaktorach chłodzonych gazem CO 2 oprócz trytu, wytwarzane są znaczne ilości promieniotwórczego węgla C-14 oraz argonu Ar-41. Oszacowano, iż normalnie pracująca elektrownia jądrowa o mocy 1000 MW e wprowadza rocznie do atmosfery nie więcej niż 5,9 10 5 GBq gazów szlachetnych (Kr-85 i Xe-133) i 5,6 GBq jodu I-131. Aby zrozumieć znaczenie tych liczb, warto podać następującą informację: zakładając maksymalnie dopuszczalne stężenia tych nuklidów promieniotwórczych w powietrzu, potrzebna do ich rozcieńczenia objętość powietrza wynosi 5,5 10 10 m 3. Dla porównania objętość powietrza potrzebna, by rozcieńczyć do dopuszczalnego poziomu stężenie dwutlenku siarki wydzielanej w gazach odlotowych z elektrowni węglowej (bez instalacji odsiarczania spalin) takiej samej mocy wynosi 4,3 10 15 m 3, a więc jest prawie 100 000 razy większa. W czasie eksploatacji elektrowni jądrowej powstają odpady ciekłe (ścieki promieniotwórcze), głównie w wyniku upustów, zrzutów i przecieków (dopuszczalnych) z obiegu chłodzenia rdzenia reaktora. Odpady stałe to przede wszystkim wypalone paliwo jądrowe a także zużyte jonity (wkłady filtrów jonitowych) o znacznej aktywności, odpady stałe palne (szmaty, papier, elementy drewniane i in.) i niepalne elementy wyposażenia elektrowni (np. zużyte kanały i pręty sterujące, narzędzia skażone i inne). Rys. 5. Basen magazynowy w THORP (Thermal Oxide Reprocessing Plant) w Sellafield (Wielka Brytania) Wyżej wymienione odpady, z wyjątkiem zużytego paliwa, zaliczamy do grupy nisko- i średnioaktywnych. Odpady te z elektrowni jądrowych stanowią objętościowo 95%, ale ich aktywność całkowita jest równa zaledwie 1% całkowitej aktywności powstającej w reaktorze. Są one gromadzone w beczkach dwustulitrowych i następnie przechowywane w magazynach zlokalizowanych na terenie każdej elektrowni lub w wspólnych magazynach dla wielu elektrowni. Składowanie odpadów nisko- i średnioaktywnych odbywa się w niektórych krajach (Stany Zjednoczone, Francja, Wielka Brytania) w płytkich składowiskach ziemnych. Odpady wysokoaktywne to przede wszystkim wypalone paliwo jądrowe, które zawiera 99% aktywności powstałej w reaktorze oraz odpady powstające przy przerobie wypalonego paliwa. Odpady o najwyższej aktywności powstają właśnie przy przerobie wypalonego paliwa. Odpady wysokoaktywne zestala się przed ich końcowym składowaniem, przy czym uważa się, że najkorzystniejsze jest wtopienie ich w osnowę szklaną. Jako wariant końcowego składowania, któremu przyznaje się pierwszeństwo, należy uznać wprowadzenie zestalonych odpadów na dużą głębokość w formacje stabilne pod względem geologicznym i hydrologicznym. Obecnie całe wypalone paliwo i wysokoaktywne odpady są przechowywane w wybudowanych na powierzchni przechowalnikach przejściowych. Należy jednak podkreślić, iż ilości odpadów wysokoaktywnych są znikomo WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 13

ENERGETYKA JĄDROWA małe; uważa się iż ilość odpadów wysokoaktywnych, jaka powstaje w związku z energią elektryczną wykorzystywaną dla potrzeb całego życia jednego człowieka stanowi pojemność jednej filiżanki od herbaty. W tym miejscu należy zauważyć, iż energetyka jądrowa jest źródłem nie tylko odpadów związanych z jej eksploatacją (odpady eksploatacyjne i wypalone paliwo), ale również odpadów pochodzących z produkcji świeżego paliwa oraz likwidacją obiektów techniki jądrowej (nie tylko elektrowni jądrowej). Dla zobrazowania ilości powstałych odpadów promieniotwórczych na tle pozostałych odpadów, jakie wytwarza człowiek i gospodarka przedstawiono roczną objętość całkowitych odpadów na przykładzie Wielkiej Brytanii (rys. 7). Z ogólnej ilości odpadów ok. 116 mln m 3 odpady promieniotwórcze stanowią jedynie 20 000 m 3 (poniżej 0,02%), z czego niebezpieczne wysokoaktywne tylko 40 m 3. Rys. 6. Ilość odpadów wysokoaktywnych odpowiadająca zużyciu energii elektrycznej dla potrzeb człowieka w całym jego życiu Cechą charakterystyczną, która przemawia na korzyść elektrowni jądrowej w stosunku do elektrowni spalających paliwa organiczne jest brak wytwarzania 3 dwutlenku węgla (CO 2. Dla przykładu warto podać, że produkcja 1 kwh energii w elektrowniach konwencjonalnych powoduje wytworzenie znacznych ilości CO 2 : 860 1290 g (z węgla kamiennego), 700 800 g (z oleju) 480 780 g (z gazu). Przedostająca się obecnie do atmosfery ilość dwutlenku węgla na świecie jest szacowana na 20 miliardów ton rocznie. Ponadto elektrownia jądrowa nie wytwarza innych szkodliwych gazów odlotowych takich jak np.: CO, SO 2, NO x. Rys. 7. Roczna ilość wszystkich odpadów w Wielkiej Brytanii [2] We wszystkich państwach budujących elektrownie jądrowe istnieją organizacje zajmujące się nadzorowaniem bezpieczeństwa elektrowni jądrowych i wydające zezwolenia na ich budowę i eksploatację, tzw. urzędy bezpieczeństwa (dozoru) jądrowego. Najlepszym sposobem działania dla zagwarantowania pełnego bezpieczeństwa byłoby niedopuszczenie do wystąpienia awarii. Działania przeciwawaryjne w energetyce jądrowej obejmują właściwe projektowanie (zalecenia projektowe), wytwarzanie materiałów, budowę i montaż urządzeń (zalecenia wykonawcze i konstrukcyjne) oraz właściwą eksploatację (zalecenia proceduralne). To właśnie w związku z rozwojem energetyki jądrowej pojawiły się pierwsze na świecie zalecenia - normy dotyczące 3. Uwzględniając nie tylko eksploatację elektrowni jądrowej, ale również wytwarzanie materiałów, surowców itp. (czyli cały cykl) energetyka jądrowa wnosi również CO 2, w ilości 69 g na 1 kwh energii elektrycznej. WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 14

ENERGETYKA JĄDROWA zapewnienia odpowiedniej jakości. Z biegiem czasu objęły one również inne dziedziny działalności człowieka; powstały systemy zapewnienia jakości, ujęte m.in. w znanej serii norm ISO 9000. Niezależnie od działań dotyczących zapobiegania awarii przewiduje się dodatkowe zabezpieczenia dla zminimalizowania jakiegokolwiek narażenia ludności mając na celu łagodzenie skutków awarii, jeśliby taka zaistniała (wspomniane już wyżej bariery bezpieczeństwa), a także: zwielokrotnianie układów (redundancja) - układy istotne dla bezpieczeństwa obiektu projektuje się w postaci dwóch lub trzech równoległych analogicznych grup technologicznych; zróżnicowanie układów (dywersyfikacja) - układy są projektowane na różnej zasadzie działania; separację przestrzenną układów pełniących te same funkcje; automatyzację procesów ważnych dla bezpieczeństwa obiektu jądrowego. Wybór lokalizacji elektrowni jądrowej następuje na podstawie raportu bezpieczeństwa lokalizacji, zawierającego m.in. charakterystykę terenu lokalizacji pod względem demograficznym, meteorologicznym, geologicznym, sejsmicznym, hydrogeologicznym, komunikacyjnym itp. oraz dane o napromieniowaniu ludności w otoczeniu elektrowni spowodowane eksploatacyjnym odprowadzaniem materiałów promieniotwórczych z elektrowni. W raporcie bezpieczeństwa są także rozpatrywane rodzaje awarii mogących wystąpić w elektrowni jądrowej. Dla każdego obiektu jądrowego określa się tzw. maksymalną awarię projektową (MAP), największą przewidywaną w projekcie, dla której na opanowanie skutków są zaprojektowane środki techniczne, zapewniające nie przekroczenie dopuszczalnych poziomów napromieniowania personelu i ludności. MAP i wszystkie awarie o potencjalnie mniejszych skutkach nazywa się awariami projektowymi, natomiast awarie o skutkach większych niż MAP nazywa się awariami nadprojektowymi. Obowiązkiem właściciela elektrowni jest opracowanie odpowiednich analiz bezpieczeństwa w kolejnych etapach projektowania, budowy, uruchamiania i eksploatacji oraz przekładanie ich do oceny i zatwierdzenia - jest to treścią raportu bezpieczeństwa. Współczesne reaktory są tak konstruowane by żadna awaria projektowa nie prowadziła do przekroczenia ustalonych dla osób postronnych poziomów dawek przy ogrodzeniu obiektu, co oznacza brak konieczności wyznaczenia strefy ochronnej obiektu czy potrzeby podejmowania jakichkolwiek akcji poza strefą 800 m od elektrowni. Ze względu na wymagania ochrony radiologicznej obiekty elektrowni jądrowej są tak rozplanowane, że dostęp do nich personelu eksploatacyjnego jest możliwy tylko po przejściu ścisłej kontroli tożsamości. Odnosi się to przede wszystkim do pomieszczeń reaktora. Także sam teren elektrowni jądrowej jest ogrodzony i skutecznie chroniony (dość liczny personel straży przemysłowej) przed możliwością wstępu osób niepożądanych. Jeśli chodzi o skutki radiacyjne związane z wykorzystaniem energetyki jądrowej to są one znikomo małe w porównaniu z ekspozycją od tła naturalnego czy skutkami innej działalności człowieka, w tym z zastosowań medycznych. Średnia światowa efektywna indywidualna dawka promieniowania, jaką otrzymuje człowiek wynosi 2,4 msv 4 ze źródeł naturalnych, a 0,6 msv z zastosowań medycznych. Oczywiście istnieje duża rozpiętość dawek promieniowania jonizującego, jakie otrzymują poszczególni ludzie zarówno od źródeł naturalnych jak i z zastosowań medycznych. Wykorzystanie energetyki jądrowej dało w 1989 r. wkład do dawki zaledwie 0,01 msv, czyli mniej niż 1% średniej dawki indywidualnej. Wymowne są np. dane pochodzące ze źródeł amerykańskich, według których ludność zamieszkała w promieniu do 80 km od elektrowni węglowej otrzymuje trzykrotnie większą dawkę promieniowania niż ludność zamieszkała w takiej okolicy, ale w pobliżu elektrowni jądrowej. Ponieważ wielkości dawek promieniowania pochodzącego z energetyki jądrowej różnią się znacznie dla personelu (stanowi to tzw. narażenie zawodowe) i ludzi z otoczenia, należy je potraktować osobno. Elektrownie jądrowe stanowią tylko część całego jądrowego cyklu paliwowego. Na każdym etapie tego cyklu przedostają się do otoczenia pewne ilości substancji promieniotwórczych. Ocena wielkości dawek, jakie otrzymuje ludność w różnych etapach jądrowego cyklu paliwowego jest zadaniem dość złożonym. Znaczny udział w wielkości zbiorowego efektywnego równoważnika dawki stanowi przerób wypalonego paliwa jądrowego. Elektrownia jądrowa, stanowiąca z punktu widzenia fizyki silnik cieplny, musi zgodnie z prawami termodynamiki wydzielać do otoczenia ciepło odpadowe. Jest ono usuwane z elektrowni bądź w postaci pary wodnej ulatniającej się do atmosfery z chłodni kominowych (pracująca w zamkniętym obiegu chłodzenia), bądź poprzez zrzut podgrzanej wody do zbiorników wodnych np. mórz czy jezior (pracująca w otwartym obiegu chłodzenia). Aczkolwiek nie zaobserwowano np. negatywnego wpływu związanego z podwyższoną temperaturą w miejscu spustu wody chłodzącej do zbiorników wodnych, to warto podkreślić, iż w przypadku elektrowni jądrowej Forsmark (Szwecja) utworzono jedyne w świecie tego typu laboratorium Biotest (rys. 8), w którym prowadzi się badania związane z wpływem podniesionej temperatury wody na różnego rodzaju procesy biologiczne. 4. Sv siwert jednostka narażenia organizmów żywych na promieniowanie jonizujące; 1 Sv = 100 msv WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 15

ENERGETYKA JĄDROWA Rys. 8. Jedyne w świecie laboratorium wodne Biotest w Szwecji BIBLIOGRAFIA [1] Materiały informacyjne Uranium Information Centre [2] Wot Notes Scottish Nuclear, East Kilbride, 1996 r. [3] Radiation, Doses, Effects, Risk United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, 1985 r. [4] Les centrales nucleaires dans le monde, CEA, Saclay, 2002 r. [5]. Olof Sandstršm - Environmental Monitoring at the Forsmark Nuclear Power Plant, National Swedish Environmental, Protection Board REPORT 3868, 1991r. [6] Celiński Zdzisław, Strupczewski Andrzej Podstawy energetyki Jądrowej, WNT, Warszawa 1984 r. [7]. Nuclear Europe Worldscan, ENS, Berno, Szwajcaria (1996-2002) [8] Nuclear Power in Sweden, SwedPower, Stockholm 1991 r. [9] http://www.sellafieldsites.com/ [10] www.sandia.gov REKLAMA MIEJSCE na reklamę WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 16

ENERGETYKA JĄDROWA MIEJSCE NA DUŻĄ REKLAMĘ WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWEJ NA OTOCZENIE - Grzegorz Jezierski 17

ENERGETYKA Celowość i możliwości UWZGLĘDNIania KOSZTÓW ochrony środowiska WE współczesnej energetyce dr inż. Jerzy A. Knitter emerytowany pracownik EC Wybrzeże SA, e-mail: j.knitter.a@wp.pl The advisability and possibilities of taking into consideration the costs of environmental protection in contemporary power industry Abstract: The article discuses all the expenses involved in the construction and the exploitation of nuclear plants and renewable energy sources, including long-term social costs and consequences for natural environment. Keywords: CO 2, NO x, SO 2, environmental protection, exploitation of nuclear plants, long-term social costs and consequences W artykule omówiono problemy kosztów energetyki związane z budową elektrowni jądrowych, niekonwencjonalnych źródeł energii, redukcji CO 2, NO x i SO 2. Przyjęto za punkt wyjścia rachunek kosztów rocznych, na które składają się koszty nakładowe, eksploatacji (w tym paliwa) oraz koszty strat społecznych ponoszonych przez środowisko naturalne w skali regionu czy kraju. Słowa kluczowe: CO 2, NO x, SO 2, energetyka jądrowa, rachunek kosztów rocznych, koszty strat społecznych 1. Wstęp Liczby publikowanych programów i prognoz uzdrowienia energetyki oraz najczęściej rzekomej poprawy środowiska naturalnego nie da się już oszacować, sklasyfikować i ocenić. Tworzone prognozy są bowiem funkcją złożoną wielu zmiennych, nie wyłączając filozofii współczesnego myślenia ludzi. Opracowywane raporty o zasobach i przestrzeni ekologicznej nie ujmują problemów środowiskowych w kategoriach wymiernych, strat globalnych czy regionalnych [12,20,34,40,47]. Zazwyczaj ograniczają się do przedstawiania modnych, często nieaktualnych i niesprawdzonych wskaźników czy parametrów. Często akcentuje się problem ocieplania klimatu, brak natomiast współczesnych badań z tytułu strat powodowanych emisjami gazowymi SO 2, i NO x z uwzględnieniem negatywnych oddziaływań w czasie. Takie podejście jest źródłem wielu nieporozumień, kontrowersji, a w konsekwencji i błędnych wniosków prowadzących do nieekonomicznych realizacji. Mówi się wiele o tzw. rozwiązaniach ekologicznych, które nie są do końca przemyślane i zbadane, np. problemy wpływu SO 2, CO 2 czy składowania odpadów z elektrowni jądrowych, co w efekcie skutkuje wyborem rozwiązań z góry nieoptymalnych. Z drugiej strony istnieją zespoły naukowe, które dysponują dobrze udokumentowanymi, ale niepopularnymi analizami i propozycjami, więc nie są dobrze widziane na salonach nowoczesnej, często upolitycznionej nauki. Uzasadniony jest zrównoważony rozwój [10,30,37,46], ale za decyzyjne nie mogą być popularnie uznawane czynniki, które uwzględniają problemy ochrony środowiska nazbyt ogólnie, z pominięciem ich wymiernych wartości, chociażby w najbardziej znaczącej części zanieczyszczeń gazowo-pyłowych. Dotyczy to zarówno elektrowni konwencjonalnych jak też problemów odpadów w przypadku elektrowni jądrowych. Wybory inwestycji energetycznych muszą być powiązane z terytorium (obszarem lokalnym, regionalnym i przy rozważonym oddziaływaniu na środowisko). Opracowywane raporty i prognozy krajowe [30,35,45,46,47] o zasobach i przestrzeni ekologicznej, w większości zupełnie pomijają trudno wymierne straty społeczne, na ogół nie ujmując problemów,,środowiskowych z odpowiednią im rangą. Wielu energetyków upatruje rozwiązania problemów w małych ekologicznych źródłach energii, jednakże na obecnym etapie potrzeb nie zdołają one zapewnić poprawnego i szybkiego polepszenia stanu polskiej energetyki, chociażby ze względu na znaczne koszty, praktycznie niewielki procent mocy, a więc i małą przydatność dla sprawnego funkcjonowania całego systemu elektroenergetycznego. Nie znaczy to jednak, że należy z nich zupełnie rezygnować. W obecnych czasach bardzo wiele kontrowersji wzbudzają medialne, preferowane politycznie poglądy, które rzekomo mogą uzdrowić gospodarkę, energetykę i ochronę środowiska, a należą do nich: energetyka jądrowa, spalanie biopaliw w kotłach energetycznych, preferowanie energii ze źródeł odnawialnych, ogniwa paliwowe, redukcja emisji CO 2 i inne nowości. Celowość i możliwości optymalizowania problemów ochrony środowiska współczesnej energetyki Jerzy A. Knitter 18

ENERGETYKA Te zagadnienia są warte dokładniejszego i wiarygodnego zbadania, a ich ocena i zastosowanie wymaga odpowiednio wyważonych proporcji i rzeczowych uzasadnień [2,3,8,16,20,32,33,35,37,39], z koniecznym uwzględnieniem wpływu na środowisko. 2. Metoda i analiza kosztów rocznych 2.1. Opis ogólny W ostatnich latach rozwinęło się wiele metod obliczania i ocen opłacalności inwestycji, jednak ich konstrukcje na ogół nie ujmują kosztów ochrony środowiska. Możliwe są jednak pewne modyfikacje, które pozwalają te koszty w różnym stopniu uwzględniać [6,7,9,22,25,36,37]. Do najczęściej spotykanych metod proponowanych i stosowanych przez ekonomistów również w energetyce należą: metoda wartości zaktualizowanej netto, wskaźnik wartości aktualizowanej netto, przepływy pieniężne netto, okres zwrotu nakładów, wewnętrzna stopa zwrotu, przewidywana stopa reinwestycji. Te metody ekonomiczne wymagają ustalenia odpowiednich kryteriów i sposobów oceny opłacalności przedsięwzięć już na etapie studiów przedrealizacyjnych. Wyznacza się również podstawowe składniki kosztów, jak i stosuje się uniwersalną dyskontową metodę rachunku ekonomicznego [4,17,29,38,42]. W większości takich i wielu podobnych metod brak zazwyczaj czynnika kosztów, który istnieje z powodu jednak wymiernej degradacji środowiska. Przyjrzyjmy się bliżej zagadnieniom i argumentom niepopularnym, marginalnie lub wcale nie uwzględnianym, bez rozpatrzenia których nie nabędzie się przekonania, że są to rozwiązania wyważone, do końca przemyślane, jeśli świadomie pominiemy wartości strat środowiskowych. Tylko takie rozwiązania, które będą ujmować wszystkie ważne czynniki, wreszcie mogą być rozpatrywane, przy jednoczesnym wyborze zaakceptowanego społecznie kryterium. I oto napotykamy pierwszy i podstawowy problem, a mianowicie problem wyboru, uzasadnienia i obrony tego kryterium. Spróbujmy przybliżyć i uzasadnić to możliwe, choć nie jedyne kryterium, w oparciu o uznany autorytet jakim był prof. Kazimierz Kopecki, twórca i propagator rachunku kosztów rocznych w elektroenergetyce [29]. Istotą takiego rachunku jest wyznaczenie kosztów rocznych zamierzonego przedsięwzięcia, liczonych rachunkiem dyskonta. Zazwyczaj rozpatruje się kilka wariantów interesujących rozwiązań. Uwzględnia się podział kosztów ze względu na miejsca ich powstawania (najczęściej koszty nakładowe, eksploatacyjne i administracyjne). W rachunku tych kosztów powinny być również uwzględnione koszty (szkody) strat społecznych ponoszonych przez środowisko naturalne. Jeśli składniki tych kosztów będą oszacowane w rozsądny i poprawny sposób, to otrzymamy narzędzie do oceny rozpatrywanych wariantów, wyboru rozwiązań technicznych: elektrowni, obiektów przemysłowych, instalacji do redukcji zanieczyszczeń czyli ogólnie, do budowy nowych inwestycji. Tak wyznaczone koszty roczne pozwolą na uzasadnienie ekonomicznego optimum, czyli minimalnych kosztów rocznych. Ogólnie koszty roczne wyraża się jako sumę [17,26,29]: K r = K rr + K e + K s, gdzie: K rr koszty rozszerzonej reprodukcji wynikające z nakładów inwestycyjnych, K e roczne koszty eksploatacyjne, K s roczne koszty ponoszone przez środowisko, w tym straty społeczne. W realizacji analizy kosztów rocznych pewnych problemów może nastręczać właściwe ustalenie kosztów strat (społecznych) spowodowanych degradacją środowiska naturalnego [1,6,7,9,13,14,16,34,36,41]. Jakkolwiek badań w tym zakresie jest wiele, jednakże ich różnorodność i niespójność często nie pozwala na ustalenie odpowiednio wiarygodnych wartości, co ogranicza praktyczne ich zastosowanie. Sprawdzonym podejściem jest uwzględnienie specyfiki danego środowiska i wartości szkód podstawowych zanieczyszczeń, związanych z eksploatacją obiektu. Koszty te w wielu przypadkach pozostają w sferze przybliżeń i danych szacunkowych [5,9,11,14,19,31,34], jednak nie mogą być zupełnie pomijane. Stanowią one znaczący składnik w rocznych kosztach analizy techniczno ekonomicznej. Pominięcie tego ważnego składnika grozi znacznymi i nieoptymalnymi stratami w gospodarce narodowej. Celowość i możliwości optymalizowania problemów ochrony środowiska współczesnej energetyki Jerzy A. Knitter 19

ENERGETYKA 2.2. Nakłady inwestycyjne i koszty rozszerzonej reprodukcji Nakłady te mogą być ponoszone w jednym roku K n lub w latach kolejnych, sprowadzonych do roku zerowego [21,29]. Dla uproszczenia (przy pominięciu zamrożenia w okresie budowy), nakłady inwestycyjne dyskontowane K n wyraża się jako: K nd = K n. Przyjmując metodę amortyzacji progresywnej, wartość współczynnika odpisu akumulacyjnego oraz liczbę lat eksploatacji N, koszty rozszerzonej reprodukcji (koszty zwrotu kapitałowego) wyraża się wzorem: gdzie: K = rr = pk nd + a rk nd rk nd,, p współczynnik odpisu akumulacyjnego (stopa dyskontowa), a r rata odpisu amortyzacyjnego przy amortyzacji progresywnej, r rata rozszerzonej reprodukcji (rata zwrotu kapitałowego), N obliczeniowy okres eksploatacji obiektu. W przypadkach, kiedy dokonujemy wstępnych analiz i nie dysponujemy bliższymi danymi o kosztach, możemy korzystać z dostępnych wskaźników kosztów jednostkowych inwestycji. W najprostszych przypadkach może to być wskaźnik kosztu wyrażony w wartości np. zł/mw, zł/gj., 2.3. Koszty eksploatacyjne Roczne koszty eksploatacyjne stanowią sumę rocznych kosztów stałych K es i rocznych kosztów zmiennych K ez [26,29]: K e = K es + K ez. Roczne koszty eksploatacyjne stałe mogą być określone na podstawie kosztów inwestycyjnych (bez dyskontowania) ze wzoru: K es = r e K n, gdzie: r e współczynnik rocznych stałych kosztów eksploatacyjnych, który uwzględnia odpisy na remonty i koszty obsługi, natomiast roczne koszty eksploatacyjne zmienne: K ez = K pr + K mr, gdzie: K pr całkowite roczne koszty energii elektrycznej zużywanej przez urządzenia główne i pomocnicze, K mr roczne koszty materiałów ruchowych i pomocniczych. Do obliczeń szacunkowych można przyjąć, że koszty materiałów ruchowych stanowią stałą część kosztów K pr : K mr = r m K pr, gdzie: r m współczynnik odpisu na materiały ruchowe i pomocnicze. Koszty eksploatacyjne Ke ponoszone są w kolejnych latach eksploatacji, a sprowadzone metodą dyskonta do roku zerowego [29] mają postać: N a ed = K ea(1 + p) a = 1 gdzie: a kolejny rok eksploatacji, natomiast średni dyskontowany roczny koszt eksploatacyjny: K er = r K ed. K, Celowość i możliwości optymalizowania problemów ochrony środowiska współczesnej energetyki Jerzy A. Knitter 20