Energetyka jądrowa - ratunkiem dla klimatu?
Autor: Stanisław Latek 2007-12-02
Tegoroczna Pokojowa Nagroda Nobla dla Ala Gore`a i Międzyrządowego Zespołu do spraw Zmian Klimatu (IPCC) rozbudziła i tak już ogromne zainteresowanie problemem zmian klimatu. W mediach pokazuje się ekstremalne zjawiska pogodowe, co ma potwierdzać słuszność działań i ostrzeżeń zdobywców Nagrody oraz dowód na ewidentne istnienie efektu cieplarnianego.
Na Ziemi termin "efekt cieplarniany" odnosi się zarówno do podwyższenia temperatury, związanego z czynnikami naturalnymi, jak i do zmiany tego efektu, wywołanego przez gazy emitowane w wyniku działalności człowieka. W potocznym rozumieniu ten naturalny efekt jest często pomijany, a zwracana jest uwaga na wzrost temperatury Ziemi w ciągu ostatnich około 100 lat, zwany globalnym ociepleniem. Efekt cieplarniany (naturalny), jest zjawiskiem korzystnym dla kształtowania warunków życia na Ziemi, natomiast spowodowane przez człowieka globalne ocieplenie wywołuje – zdaniem większości specjalistów – niepożądane, wręcz grożące zagładą ludzkości - zmiany klimatu.
Gazy cieplarniane (szklarniowe)
to gazowe składniki atmosfery, będące przyczyną efektu cieplarnianego. Zapobiegają one wydostawaniu się promieniowania podczerwonego z Ziemi, w wyniku czego następuje zwiększenie temperatury powierzchni Ziemi. Zalicza się do nich dwutlenek węgla, ozon, freony, metan, podtlenek azotu, halony, para wodna. Najważniejszymi w atmosferze Ziemi są: para wodna oraz dwutlenek węgla (CO2). Gaz ten silnie pochłania promieniowanie mikrofalowe i bierze udział w licznych procesach przyrodniczych na Ziemi. Także człowiek wytwarza CO2 w wyniku spalania paliw. Szczęśliwie, część wytwarzanego przez człowieka dwutlenku węgla rozpuszcza się w wodach oceanów, czego konsekwencją jest mniejszy wzrost stężenia CO2 w atmosferze niż wynikałoby to z ilości spalonych paliw kopalnych. Kiedy stężenie CO2 w oceanach osiągnie stan nasycenia, każda ilość wyemitowanego gazu pozostanie w atmosferze, zwiększając efekt cieplarniany. Uważa się za dowiedzione, że poziom naturalnej równowagi między wytwarzaniem dwutlenku węgla a pochłanianiem go przez rośliny i wody został zaburzony. Za obserwowany, od początku XX w. wzrost temperatury Ziemi, obarcza się głównie wzrost stężenia CO2 w atmosferze.
Spodziewane, a nawet już obserwowane, zmiany klimatu wywołują zaniepokojenie i zmuszają do działania rządy i organizacje międzynarodowe. W jednym z postanowień Protokołu z Kioto (1997 r.) dotyczącego redukcji CO2 i innych gazów cieplarnianych stwierdza się, że do roku 2012 rozwinięte kraje świata ograniczą emisję gazów o 5,2%. Niestety, wypełnienie tych postanowień jest zagrożone. Kraj, który emituje największe ilości CO2 - USA - nie ratyfikował Protokołu z Kioto. Emisja CO2 w Chinach i Indiach jest również bardzo duża i będzie wzrastać.
Tymczasem pojawiają się już alarmistyczne doniesienia o przyśpieszeniu zmian klimatu. W International Herald Tribune relację z przyjęcia ostatniego raportu IPCC zatytułowano: „ONZ-owski raport opisuje ryzyko bierności w sprawie zmian klimatu”. Autorzy tego raportu piszą, że w 2006 r. wyemitowano do atmosfery 8.4 gigaton węgla! To samo pismo donosi z Manili, że przywódcy państw azjatyckich rozważnie promują energetykę jądrową. Podobną politykę prowadzi wśród państw basenu Morza śródziemnego nowy prezydent Francji Nicolas Sarkozy.{mospagebreak}
Środki zaradcze
Co należy i co można zrobić, aby rzeczywiście zmniejszyć emisję, a więc ograniczyć konsekwencje zmian klimatu? Wydaje się, że kluczem do rozwiązania problemu jest zmiana sposobu wytwarzania energii. Są też wypowiadane bardziej radykalne opinie, że należy ograniczyć konsumpcję energii. Takie rozwiązanie wydaje się być czystą utopią. Ostatnie dziesięciolecia dowodzą, że konsumpcja energii, zwłaszcza energii elektrycznej, jest wręcz synonimem poziomu cywilizacyjnego. Komunikacja, transport, produkcja żywności, wyposażenie naszych mieszkań, biur i zakładów produkcyjnych są zależne od dostępności zasilania energią elektryczną. Świat produkuje i wykorzystuje coraz więcej energii. Średnie zużycie energii elektrycznej na mieszkańca w krajach rozwiniętych jest około 10 razy większe od ilości energii zużywanej przez ludzi w krajach rozwijających się. Czy ci mieszkańcy nie mają prawa korzystać z energii?
Energia elektryczna wywarzana jest głównie z paliw kopalnych: węgla, ropy, gazu ziemnego. Wszystkie one podczas spalania emitują CO2 – najwięcej węgiel. Ograniczenie emisji gazów cieplarnianych można zatem osiągnąć przez wyeliminowanie, lub ograniczenie spalania paliw kopalnych, ewentualnie stosując technologię wychwytu emitowanego z elektrowni węglowych dwutlenku węgla.
Rozpatrzmy pierwszą możliwość. Ograniczenie spalania kopalin będzie możliwe, jeśli zamiast nich stosować będziemy alternatywne sposoby produkcji energii. Stosowanie źródeł odnawialnych jest już rzeczywistością od dawna. W wielu krajach świata wykorzystuję się energię wodną, wiatrową, słoneczną, pochodzącą ze spalania biomasy, a także - na mniejszą skalę - energię z innych źródeł. Do zwiększonego wykorzystywania alternatywnych źródeł energii zachęca Unia Europejska. W wielu krajach, takich jak Niemcy, Dania, produkowanie i wykorzystanie energii wiatrowej (i z innych źródeł) szybko rośnie, a ich udział w bilansie energetycznym kraju staje się znaczący. W większości krajów, w tym w Polsce, energia wiatrowa, a także spalanie biomasy nie rozwiążą problemu zaspokojenia potrzeb energetycznych obywateli.{mospagebreak}
Atom - ponownie modny
Biorąc to wszystko pod uwagę, a zwłaszcza spodziewany wzrost produkcji i konsumpcji energii elektrycznej i konieczność ograniczenia spalania paliw zawierających węgiel proponuje się – coraz śmielej i natarczywiej - szersze wykorzystanie energii jądrowej jako źródła energii elektrycznej. Obecnie elektrownie jądrowe dostarczają ponad 15 % energii elektrycznej świata. W krajach UE ponad 150 reaktorów produkuje ponad 32% energii elektrycznej. W ostatnich dniach jeden z komisarzy UE oświadczył, że energetyka jądrowa jest „kluczem do redukcji CO2”. Założony przez Komisję Europejską cel zmniejszenia emisji CO2 o 20% do roku 2020 ma być osiągnięty poprzez wykorzystywanie źródeł odnawialnych, wprowadzane czystych technologii spalania węgla (CCS – carbon capture and storage) oraz kontynuowanie produkcji energii w elektrowniach jądrowych. Przedstawiciel Komisji Europejskiej powiedział, że stosowanie CCS będzie jednak bardzo drogie. Warto w tym miejscu przytoczyć ciekawe dane na temat uniknięcia emisji CO2 dzięki wykorzystywaniu energii jądrowej do produkcji elektryczności. Zastąpienie wszystkich elektrowni jądrowych „starej” UE elektrowniami:
- węglowymi - oznaczałoby zwiększenie emisji CO2 o 925 mln ton rocznie
- spalającymi ropę - zwiększenie o 694 mln ton
- spalającymi gaz – zwiększenie o 462 mln ton.
Zastąpienie elektrowni jądrowych innymi źródłami energii w proporcji obecnie wykorzystywanej (przy utrzymaniu tego samego poziomu produkcji elektryczności) oznaczałoby zwiększenie emisji CO2 o 700 mln ton.
Gdyby zastąpić wszystkie pracujące na świecie elektrownie jądrowe elektrowniami węglowymi, to emisja CO2 wzrosłaby rocznie o 1600 mln ton. Inaczej: gdyby nie było na świecie elektrowni jądrowych, tylko węglowe, to emisja CO2 byłaby wyższa każdego roku 0, 8%.
Argumenty
Nie miejsce tu na szersze omówienie zalet energetyki jądrowej, poza wskazaną powyżej, czyli brakiem emisji CO2. Przytoczmy zatem tylko kilka korzyści jakie można przypisać energetyce jądrowej:
• zapewnia bezpieczeństwo energetyczne nieporównywalnie większe niż dla wszystkich innych opcji energetycznych;
• poza wypalonym paliwem i niewielką ilością innych odpadów promieniotwórczych oraz ciepłem odpadowym – brak innego wpływu na środowisko; technologia przyjazna środowisku;
• przy założeniu 50-60 lat eksploatacji – najtańsza energia elektryczna; stabilna cena paliwa pozwala na przewidywalne rachunki ekonomiczne;
• ułatwiona logistyka zarządzania dostawami paliwa;. elektrownia o mocy 1000 MWe zużywa 30 ton paliwa rocznie, w porównaniu z 3 pociągami węgla kamiennego dziennie.
Można jeszcze wymienić kolejny ważny argument:
swoboda wyboru dostawcy uranu, bądź gotowego paliwa reaktorowego (koszty transportu są praktycznie zaniedbywalne) oraz niski udział składowej paliwowej w koszcie produkcji energii elektrycznej w EJ; dla elektrowni jądrowej składowa paliwowa wynosi 10%, dla węglowej 30%, a dla gazowej – 75%.{mospagebreak}
Zmiany klimatu - zmiany spojrzenia
Pomimo niezwykle silnych w wielu krajach ruchów antyjądrowych, jednoczących niejednokrotnie politycznie odległe ugrupowania oraz pomimo żywej ciągle pamięci o katastrofie w elektrowni w Czarnobylu, obserwuje się obecnie - niezależnie od powszechnych usiłowań przedłużenia czasu życia bloków już eksploatowanych, uruchamianie i podejmowanie budowy nowych reaktorów energetycznych. Anomalie pogodowe, sugerujące istotny wpływ emisji gazów szklarniowych, produkowanych w dużej mierze przez klasyczną energetykę, na zmiany klimatu Ziemi - przysparzają ostatnio zwolenników energetyce jądrowej również spośród członków ruchów ekologicznych.
W pierwszych ośmiu miesiącach 2007 r. włączono do sieci 3 nowe reaktory o łącznej mocy 1857 MWe: po 1 w Indiach, Chinach i Rumunii, natomiast w różnych stadiach budowy znajduje się dalszych 29 reaktorów (o mocy ponad 23 tys. MWe), przede wszystkim w krajach Dalekiego Wschodu: 8 w Chinach (w tym 2 na Tajwanie) , 2 w Republice Korei, po 1 w Pakistanie i Japonii oraz 7 w Indiach.
Trzeba jednak dodać, że nie wszyscy ekolodzy są przeciwni energetyce atomowej. Na dowód tego można przytoczyć opinię Jamesa Lovelocka, słynnego twórcy hipotezy Gaja, wg której Ziemia stanowi żywy superorganizm. Oto co powiedział J. Lovelock: „Zieloni muszą zrezygnować z protestu przeciw energii jądrowej, nawet gdyby mieli rację w kwestii zagrożeń z nią związanych – a nie mają racji – zagrożenia te są niczym, w porównaniu z prawdziwą katastrofą, jaką byłyby fale nieznośnego gorąca, podniesienie się poziomu oceanów, groźba zalania wszystkich nadbrzeżnych miast świata”. Nie twierdzę, że energia jądrowa jest długookresowym lekiem dla naszej niedomagającej planety, czy też rozwiązaniem wszystkich naszych problemów. Uważam jednak, że to jedyne skuteczne lekarstwo, jakim dziś dysponujemy”. Zgadzam się w pełni z Jamesem Lovelockiem.
Efekt cieplarniany jest zjawiskiem wywoływanym przez atmosferę, w wyniku którego temperatura planety jest wyższa niż gdyby planeta nie posiadała atmosfery. Spowodowane to jest ograniczeniem wypromieniowywania ciepła z jej powierzchni i dolnych warstw atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Czynnikiem ograniczającym wypromieniowanie ciepła są gazy cieplarniane. Efekt cieplarniany zachodzi na planetach i księżycach posiadających atmosferę i ogrzewanych przez gwiazdy. W Układzie Słonecznym zachodzi on na Ziemi, Marsie, Wenus oraz na księżycu Saturna – Tytanie. Jego nazwa pochodzi od podobieństwa do przemian cieplnych, zachodzących w szklarni (niekiedy używa się pojęcia "efekt szklarniowy"). Światło słoneczne nagrzewa szklarnię natomiast szkło nie pozwala ciepłu emanować do atmosfery, co sprawia, że wewnątrz szklarni temperatura rośnie.