Zmieniony: niedziela, 09 października 2011 22:09

Zalety i wady różnych typów elektrowni

(kliknij by rozwinąć lub zwinąć)

Elektrownia jądrowa

Elektrownia węglowa

Elektrownia gazowa

Elektrownia wodna

Farma wiatrowa

Spalarnia biomasy

Ogniwa fotowoltaiczne

Uproszczone porównanie najważniejszych parametrów różnych typów elektrowni:

	elektrownie jądrowe	elektrownie węglowe	elektrownie gazowe	elektrownie wodne	farmy wiatrowe	spalarnie biomasy	ogniwa fotowoltaiczne
technika
możliwość pracy w podstawie obciążenia sieci	tak	tak	tak	tak	nie	tak	nie
zależność od warunków pogodowych	znikoma lub niewielka	znikoma lub niewielka	znikoma	duża	duża	znikoma lub niewielka	duża
dyspozycyjność	wysoka	wysoka	średnia	średnia	niska	średnia	niska
sprawność	średnia	wysoka	wysoka	bardzo wysoka	średnia	wysoka	bardzo niska
stopień wpływu na postęp techniczny całej gospodarki narodowej	bardzo wysoki	wysoki	średni	średni	niski	średni	średni
stosunek ilości produkowanej energii do wielkości terenu zajmowanego przez elektrownię	bardzo dobry	dobry	dobry	średni	niezadowalający	średni	niezadowalający
wpływ na pracę sieci elektroenergetycznej	pozytywny	pozytywny	pozytywny	pozytywny	negatywny	pozytywny	negatywny
potencjał rozwoju w polskich warunkach	bardzo duży	bardzo duży	średni	mały	mały	średni	mały
czas budowy	długi	średni	krótki	średni	krótki	krótki	krótki
możliwość kogeneracji lub trójgeneracji	tak	tak	tak	nie	nie	tak	nie
okres eksploatacji elektrowni	bardzo długi	długi	średni	bardzo długi	krótki	krótki	krótki
gospodarka
koszty budowy (nakłady inwestycyjne)	wysokie	średnie	niskie	średnie	niskie	niskie	niskie
koszty eksploatacji	średnie	średnie	niskie	niskie	niskie	niskie	średnie
wpływ ceny paliwa na koszt produkcji energii	niski	wysoki	wysoki	nie dotyczy	nie dotyczy	wysoki	nie dotyczy
konieczność dotowania	nie	nie	nie	nie	tak	tak	tak
liczba miejsc pracy związanych z elektrownią	bardzo duża	bardzo duża	duża	średnia	mała	średnia	mała
możliwość magazynowania paliwa na wiele lat	tak	nie	nie	nie dotyczy	nie dotyczy	nie	nie dotyczy
możliwość produkcji radioizotopów dla przemysłu i medycyny	tak	nie	nie	nie	nie	nie	nie
środowisko
koszty zewnętrzne (środowiskowe i zdrowotne)	niskie	wysokie	średnie	niskie	niskie	średnie	niskie
ilość odpadów	niewielka	duża	brak	brak	brak	niewielka	brak
możliwość recyklingu odpadów	tak	ograniczona	nie dotyczy	nie dotyczy	nie dotyczy	tak	nie dotyczy
emisja zanieczyszczeń	brak	duża	średnia	brak	brak	średnia	brak
emisja CO2	brak	duża	duża	brak	brak	duża	brak

(tabela ma charakter wyłącznie poglądowy i nie powinna być źródłem dla jakichkolwiek opracowań, jej celem jest ukazanie podstawowych różnic między różnymi źródłami energii elektrycznej osobom nie dysponującym wiedzą techniczną)

Koszty wytwarzania energii elektrycznej

W 2006 r. analizę kosztów wytwarzania energii elektrycznej w różnych technologiach wykonał BSiPE Energoprojekt Warszawa. Poniżej wykres z wynikami.

 

 

W 2009 r. Agencja Rynku Energii wykonała na zlecenie Ministerstwa Gospodarki analizę porównawczą kosztów wytwarzania dla różnych źródeł dla roku 2020 i 2030. Wyniki analizy przyjęto jako jedno z uzasadnień ekonomicznych dla wdrożenia energetyki jądrowej w Programie Polskiej Energetyki Jądrowej.

Porównanie uśrednionych kosztów wytwarzania energii elektrycznej i ich struktury dla źródeł przewidzianych do uruchomienia około 2020 r. Źródło – Analiza ARE wykonana w 2009 r. na zlecenie Ministerstwa Gospodarki.

 

Porównanie uśrednionych kosztów wytwarzania energii elektrycznej i ich struktury dla źródeł przewidzianych do uruchomienia około 2030 r. Źródło – Analiza ARE wykonana w 2009r. na zlecenie Ministerstwa Gospodarki.

 

Koszty energetyki jądrowej CZ. 1. - dr inż. Andrzej Strupczewski (Instytut Energii Atomowej POLATOM w Świerku) o kosztach energetyki jądrowej, wrzesień 2008 (zamieszczone za zgodą Informedia Polska)	Koszty energetyki jądrowej CZ. 2. - dr inż. Andrzej Strupczewski (Instytut Energii Atomowej POLATOM w Świerku) o kosztach energetyki jądrowej, wrzesień 2008 (zamieszczone za zgodą Informedia Polska)

Koszty zewnętrzne

W skład kosztów energii jądrowej wliczone są działania dla eliminacji emisji w czasie pracy elektrowni, dla unieszkodliwiania odpadów i likwidacji elektrowni po jej skończonej pracy. Jej oddziaływanie na zdrowie i środowisko jest jednak dużo mniejsze niż skutki działania innych gałęzi energetyki, szczególnie opartych na spalaniu paliw organicznych. Gdy te oddziaływania na zdrowie i środowisko zostaną uwzględnione w bilansie ekonomicznym jako koszty zewnętrzne, ponoszone przez społeczeństwo, ale równie realne jak koszty producenta, energia jądrowa staje się bezkonkurencyjnie najtańsza.

Komisja Europejska rozpoczęła projekt oceny kosztów zewnętrznych przy wytwarzaniu energii zwany „ExternE” w 1991 r., we współpracy z amerykańskim Departamentem Energii. Był to pierwszy projekt tego rodzaju mający „określić wiarygodne oceny finansowe szkód wynikających z wytwarzania energii elektrycznej w całej Unii Europejskiej”. Metodologia studium ExternE uwzględnia emisje, rozpraszanie i ostateczny wpływ zanieczyszczeń na zdrowie człowieka i środowisko. W przypadku energii jądrowej ryzyko awarii jest włączone do bilansu, podobnie jak konserwatywne oceny skutków zagrożenia radiologicznego powodowanego przez odpady z wydobycia uranu (koszty gospodarki odpadami i likwidacji elektrowni są już wliczone w koszty wytwarzania energii elektrycznej) [1].

W 2001r. opublikowano wyniki studium ExternE. Studium to pokazało w jednoznacznych wielkościach finansowych, że koszty zewnętrzne energii jądrowej są mniejsze niż jedna dziesiąta kosztów zewnętrznych przy spalaniu węgla. Koszty zewnętrzne zostały w tym studium zdefiniowane jako koszty związane z utratą zdrowia, skróceniem życia i szkodami w środowisku, wycenianymi w jednostkach monetarnych, ale nieopłacane przez operatora elektrowni, a uiszczane przez społeczeństwo. Gdyby koszty te zostały włączone w ceną energii elektrycznej, to cena energii wytwarzanej ze spalania węgla byłaby podwojona, a z gazu – wzrosłaby o 30%. Wielkości te nie obejmują kosztów związanych z efektem cieplarnianym.

Dalsze badania prowadzone przez ekspertów ze wszystkich krajów Unii Europejskiej doprowadziły do opublikowania w 2005 roku wyników uwzględniających efekt cieplarniany poprzez wprowadzenie ceny zezwoleń na emisję CO₂ do ocen kosztów zewnętrznych. Wykazały one, że koszty zewnętrzne dla elektrowni opalanych węglem kamiennym wynoszą w zależności od kraju (a więc głównie w funkcji gęstości zaludnienia wokoło elektrowni) od 23 m€/kWh dla Hiszpanii, poprzez 28 dla Polski, 29 dla Niemiec, 31 dla Francji do 32 m€/kWh dla Belgii[2]. Wyniki średnie dla EU-15 pokazano na rysunku poniżej (dane z pracy [3]).

Zastosowane skróty: WB - Węgiel Brunatny; WK - Węgiel Kamienny; WK PFBC - Węgiel Kamienny, spalanie w złożu usypanym pod ciśnieniem; CC - Cykl Kombinowany (Combined Cycle); EJ - Elektrownia Jądrowa; PWR zamk - elektrownia atomowa z reaktorem PWR (najpowszechniej stosowanym), zamknięty cykl paliwowy; PWR otw - elektrownia atomowa z reaktorem PWR, otwarty cykl paliwowy; PV scal - ogniwa fotowoltaniczne, PV scal przyszł - zaawansowane ogniwa fotowoltaniczne o zwiększonej sprawności, dostępne za kilka lat; Wiatr na lądzie - farmy wiatrowe na lądzie; Wiatr na morzu - farmy wiatrowe na morzu.

Dla warunków niemieckich – które są dość bliskie warunków w Polsce – najniższe koszty zewnętrzne wystąpiły dla energii wiatru, hydroenergii i EJ (1-2 m€/kWh), średnie dla ogniw fotowoltaicznych i gazu (4 do 12 m/kWh) i najwyższe dla węgla i ropy (25-32 m€/kWh). Są to wyniki bliskie rezultatów uzyskanych w studium kosztów zewnętrznych dla Polski (dla węgla od 35 do 55 m€/kWh) [3]. Koszty te należy dodać do konwencjonalnie ocenianych kosztów wytwarzania energii elektrycznej płaconych przez odbiorcę. Energia jądrowa, która na dłuższą metę jest najtańszym źródłem energii nawet wtedy, gdy uwzględnia się tylko koszty producenta, po uwzględnianiu kosztów zewnętrznych wykazuje ogromną przewagę nad innymi źródłami energii.

Elektrownia jądrowa vs. farma wiatrowa - co wymaga wiekszych nakładów materiałowych?

Wbrew powszechnemu przekonaniu wiatraki wymagają na jednostkę mocy znacznie więcej betonu i stali niż elektrownia jądrowa [5].

Wieża wiatraka o wysokości 100 m, na której znajduje się turbina o wielkości autobusu i trzy 50-metrowe łopaty wirnika tnące powietrze z prędkością ponad 150 km/h, wymaga oczywiście dużych i solidnych fundamentów. W przypadku niedużego wiatraka o mocy 1,5 MW waga turbiny wynosi ponad 56 ton, zestaw łopatek wirnika waży ponad 35 ton, a cała wieża waży ponad 160 ton [6]. Wg danych amerykańskich, podstawę każdej 100 metrowej wieży tworzy ośmiokąt o średnicy 13 m, który wypełnia 12 ton stali zbrojeniowej i 400 ton betonu. A pamiętajmy, że produkcja cementu jest jednym z poważnych źródeł emisji CO₂ [7]. Dla farmy wiatrowej o mocy szczytowej 1000 MWe (średnia moc w ciągu roku 200 MWe) potrzeba więc 172 000 ton stali i 400 000 ton betonu. Dla EJ o mocy 1000 MWe (średnia moc w ciągu roku 900 MWe) potrzeby 60 000 ton stali i 370 000 ton betonu [8].

W analizie wykonanej przez Politechnikę Szczecińską gdzie jako wielkość odniesienia przyjęto całkowitą ilość energii wytworzonej w ciągu życia elektrowni, ocenianego na 40 lat dla elektrowni jądrowej (czyli na niekorzyść elektrowni jądrowej, bo w współczesne elektrownie jądrowe pracują 60 lat) i 20 lat dla elektrowni wiatrowej, okazało się, że charakterystyczne wskaźniki dla obu typów elektrowni przedstawiają się następująco [9].

• Zapotrzebowanie powierzchni jest ponad 28 razy większe dla elektrowni wiatrowej.
• Emisja CO₂, przy uwzględnieniu całego cyklu budowy i likwidacji elektrowni, jest dwukrotnie większa dla energii wiatrowej.
• Zapotrzebowanie materiałowe odniesione do całkowitej ilości energii wytworzonej w trakcie cyklu życia w elektrowni jest ponad dwukrotnie większe dla elektrowni wiatrowej.
• Stosunek całkowitej ilości energii wytworzonej w ciągu całego cyklu życia elektrowni do skumulowanych nakładów energetycznych poniesionych w fazie jej budowy jest 4,5 razy WIĘKSZY dla elektrowni jądrowej niż dla wiatrowej. Twierdzenie Greenpeace’u jakoby elektrownie wiatrowe dawały 2 razy więcej energii elektrycznej na jednostkę nakładów inwestycyjnych, jest sprzeczne z bezstronnymi ocenami polskiej politechniki, a także niemieckiego instytutu na uniwersytecie w Stuttgarcie, wyspecjalizowanego w analizach porównawczych w dziedzinie energetyki [10].

 

 

Niektóre fragmenty niniejszego tekstu pochodzą z artykułu doc. dr. inż. Andrzeja Strupczewskiego Rola energetyki jądrowej w obniżaniu kosztów energii elektrycznej

Przypisy:

1. Strupczewski A.: Koszty zewnętrzne wytwarzania energii elektrycznej w Unii Europejskiej, Biuletyn Miesięczny PSE, grudzień 2005, 11-27.
2. Friedrich R. ExternE : Methodology and results, Brussels 2005 www.ExternE.info.
3. Rabl A. et al, Externalities of Energy: Extension of accounting framework and Policy Applications, Final Technical Report, August 2005.
4. Strupczewski A. Radovic U.: Koszty zewnętrzne wytwarzania energii elektrycznej w Polsce, Biuletyn PSE, Styczeń 2006.
5. J. Eliasz, A. Biwan: Analiza porównawcza siłowni jądrowej z siłownią wiatrową – przykład praktycznego zastosowania.“ Energetyka 2006” – Politechnika Wrocławska; 8 – 10 listopada 2006 r.
6. http://www.aweo.org/ProblemWithWind.html.
7. Eric Rosenbloom: A Problem With Wind Power, September 5, 2006 www.aweo.org/
8. Dones R et al GABE: Environmental Inventories for future electricity supply systems for Switzerland, PSI report 96-07, February 1996
9. Eric Rosenbloom: A Problem With Wind Power, September 5, 2006 www.aweo.org/
10. T. Marheineke, W. Krewitt, J. Neubarth, R. Friedrich, A. Voß: Ganzheitliche Bilanzierung der Energie- und Stoffströme von Energieversorgungstechniken, Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung Band 74, August 2000.