28 sierpnia 2024
Tommi Nyman, prezes Steady Energy, wyjasnia cele małego modułowego rekatora LDR-50, który został zaprojektowany wyłącznie do produkcji ciepła. Projekt jest szansą szczególnie dla krajów z rozwiniętą siecią ciepłoniczą, m.in. Polski oraz dla przemysłu energochłonnego wykorzystującego parę technologiczną. Pierwsza elektrwanie bazująca na tej technologii ma być gotowa do eksploatacji już w 2030 roku.
Przesłuchaj podcastu World Nuclear News:
Steady Energy powstało w 2023 roku jako spin-off z fińskiego państwowego Centrum Badań Technicznych VTT i rozwija mały reaktor modułowy LDR-50 o mocy cieplnej 50 MW, zaprojektowany do pracy przy temperaturze około 150°C. W przeciwieństwie do większości innych małych reaktorów modułowych rozwijanych na całym świecie, LDR-50 nie jest przeznaczony do generowania energii elektrycznej – lub energii elektrycznej i ciepła. Jego celem jest wyłącznie produkcja ciepła.
Tommi Nyman z wykształcenia jest inżynierem mechanicznym. Pracował w CERN, w tym przy projekcie związanym z odkryciem bozonu Higgsa, a następnie przez 15 lat w fińskim przedsiębiorstwie energetycznym TVO, gdzie zajmował się m.in. zarządzaniem projektem budowy reaktora Olkiluoto 3. Ostatnio pracował w VTT, fińskich laboratoriach narodowych.
W rozmowie z World Nuclear News (22 sierpnia b.r.), wyjaśniał koncepcję reaktora LDR-50. Projektowana technologia ma znaczną szansę na zmniejszenie emisji w krajach z rozwiniętą siecią ciepłowniczą, m.in. w Polsce
Narodziny pomysłu na reaktor SMR produkujący wyłącznie ciepło
„Ambicją w VTT było przekształcenie innowacji w rzeczywistość, a nie tylko tworzenie prac naukowych… Nasi badacze odkryli, że prawie 10% wszystkich emisji CO2 pochodzi z podgrzewania wody lub pary do 150°C. W VTT byliśmy zainteresowani znalezieniem rynków, na których energia jądrowa mogłaby być najbardziej ekonomicznie wykorzystana. Innowacja LDR-50 zrodziła się z koncepcji 'dlaczego nie zbudować czegoś prostego, co obejmie tylko rynki niskotemperaturowego ciepła’. W kontekście kryzysu klimatycznego energia jądrowa jest bardzo dobrą opcją, ale problemem było stworzenie projektów ekonomicznie opłacalnych, tak aby energia jądrowa mogła być wykorzystywana bez dużych dotacji. Wiemy, że najtańszym sposobem wykorzystania energii jądrowej jest produkcja energii cieplnej bez używania jej do wytwarzania energii elektrycznej. To właśnie było źródłem innowacji – dlaczego nie zbudować reaktora tylko do celów grzewczych.”
Jakie są zalety SMR produkującego tylko ciepło?
„Prostota jest kamieniem węgielnym naszej technologii. […] Prostota pozwala nam zmierzyć się z ograniczeniami ekonomicznymi, jakie istnieją dla naszych klientów i rynków – zakładów energetycznych i organizacji zarządzających energią komunalną. Produkt musi pasować do ich portfela inwestycyjnego. Poprzez produkcję wyłącznie ciepła można zmniejszyć ilość wyposażenia w elektrowni jądrowej o 50%, a warunki techniczne są bardziej znośne, zwłaszcza gdy koncentrujemy się na niskotemperaturowym cieple – co nazywamy temperaturami do 150°C. Ciśnienie robocze (poniżej 10 bar/145 psi) w naczyniu reaktora jest 20 razy niższe niż w reaktorach zaprojektowanych do produkcji energii elektrycznej (podobne do ciśnienia w ekspresie do kawy), więc grubość naczynia ciśnieniowego wynosi tylko kilka centymetrów, podczas gdy w większych reaktorach to 20 centymetrów. To sprawia, że struktura kosztów jest dużo prostsza i bardziej ekonomiczna.”
Co z kosztami ciepła?
„Koszt energii, do którego dążymy, wynosi poniżej 40 EUR za MWh, w zależności od tego, jak zakład chce ją eksploatować. Pamiętaj, że wykorzystujemy prawie 100% energii produkowanej przez reaktor, podczas gdy w reaktorze, który produkuje energię elektryczną, traci się 60% energii jako straty i ciepło odpadowe.”
Jakie są korzyści z systemów ciepłowniczych?
„Sieć ciepłownicza jest zazwyczaj budowana pod ziemią, dostarczając podgrzaną wodę lub w niektórych przypadkach parę do domów, gdzie każdy dom lub blok mieszkaniowy ma swój wymiennik ciepła, który następnie rozprowadza ciepło do poszczególnych gospodarstw domowych. To instalacje długowieczne, podobne do kabli elektrycznych. W Europie istnieje ponad 17 000 sieci ciepłowniczych […]. Jest to efektywny sposób dostarczania ciepła do domu, ponieważ można go scentralizować i skorzystać z efektu skali. W Europie toczy się dyskusja na temat zwiększenia wykorzystania ogrzewania sieciowego, może nawet potrojenia liczby sieci. Tak więc obecne 24 miliony domów ogrzewanych przez takie sieci mogłoby wzrosnąć do 80 milionów.”
Jaki byłby wpływ na klimat związany z dekarbonizacją ciepłownictwa?
„Obliczyliśmy, że natychmiastowo można by zredukować emisje CO2 o ponad 60 milionów ton poprzez dekarbonizację sieci, które zidentyfikowaliśmy na najbardziej obiecujących rynkach, takich jak Finlandia, Szwecja i Polska. To są ogromne ilości, a jeśli uwzględnisz całkowity potencjał redukcji emisji CO2 wynikający z podgrzewania wody do 150°C, byłby to potencjał na skalę gigaton. Helen, firma komunalna z Helsinek, stolicy Finlandii, wyznaczyła strategię zaprzestania używania paliw kopalnych, biomasy i spalania w ogóle w latach 30. XXI wieku. Z taką strategią redukcji emisji CO2 ogrzewanie jądrowe staje się naprawdę bardzo, bardzo obiecującym rozwiązaniem. Faktycznie podpisaliśmy list intencyjny na budowę do 10 reaktorów w samych Helsinkach.”
Jaki jest planowany harmonogram?
„Mamy plan działania, który najpierw prowadzi nas do budowy zakładu pilotażowego, który będzie modułem reaktora w skali 1:1 z elektrycznymi grzałkami, więc jest to jakby elektryczny bojler, ale jego celem jest demonstrowanie zachowania sprzętu termicznego. Ponieważ jest to skala 1:1, chcemy również uzyskać dowód na to, że łańcuch dostaw jest w stanie dostarczyć potrzebne komponenty. Chcemy rozpocząć budowę zakładu pilotażowego w przyszłym roku i obecnie jesteśmy w fazie wyboru miejsca budowy. Jednocześnie przygotowujemy oceny koncepcyjne i podejmujemy niezbędne kroki regulacyjne. Mamy nadzieję na podpisanie pierwszego kontraktu na budowę zakładu w 2028 roku, a nasz pierwszy zakład ma być gotowy do eksploatacji do 2030 roku.”
Jakie są przeszkody regulacyjne?
„W Finlandii nie ma dużych przeszkód regulacyjnych. Musimy tylko przejść przez inżynierię i udowodnić, że nasz uproszczony reaktor działa zgodnie z oczekiwaniami. Możemy zlokalizować zakład bardzo blisko istniejących sieci, nawet w obrębie miast. Kiedyś istniał kategoryczny wymóg posiadania strefy wykluczenia o promieniu 5 kilometrów wokół każdej elektrowni jądrowej, ale teraz przepisy przyjmują inne podejście. Musimy wykazać, że możemy osiągnąć podobne poziomy bezpieczeństwa przy krótszych odległościach. Budujemy również nasze zakłady pod ziemią, w skale macierzystej, z pasywnymi systemami bezpieczeństwa, więc strefa wykluczenia na powierzchni jest praktycznie ograniczona do ogrodzonego obszaru, który jest wykorzystywany do dostępu do zakładu. Może być pewien wolniejszy postęp w planowaniu, jak i gdzie można budować te zakłady, z powodu procesów komunalnych – zagospodarowanie przestrzenne itp.”
Jakie są inne zastosowania poza ciepłownictwem?
„Odsolanie wody jest jedną z interesujących opcji, a poza tym także ciepło przemysłowe. W fabrykach, gdzie wykorzystanie energii cieplnej jest kluczowe, na przykład w procesach suszenia czy sterylizacji – w przemyśle medycznym, spożywczym, papierniczym – używa się pary lub wody podgrzanej do około 100°C, co otwiera dla nas kolejny duży rynek. Musimy zacząć podnosić świadomość na ten temat i zdobywać nowe rynki dla energii jądrowej. Ludzie zazwyczaj kojarzą energię jądrową z produkcją energii elektrycznej. Dlatego jest to dla nas zadanie marketingowe, aby uświadomić, że można mieć dostęp do czystego i ekonomicznego ciepła dzięki energii jądrowej […].”
Jaka przyszłość dla energetyki jądrowej?
„Świat bardzo szybko się zmienił w ostatnich latach, a energia jądrowa ma teraz swoje miejsce w negocjacjach i dyskusjach na temat tego, co może pomóc nam w przyszłości jako źródło energii. […] Wciąż 80% całej dzisiejszej energii pochodzi z paliw kopalnych, ale teraz rośnie nadzieja, że możemy przynieść nowe rozwiązania, aby rozwiązać ten problem”.
redakcja / World Nuclear News
