Britský Sizewell C bude dělat nejen elektřinu

Jestliže investujete do jaderné elektrárny, bude standardním výsledkem velké množství vyrobené elektřiny. Od současného jaderného průmyslu se však očekává víc. Operátor elektrizační soustavy potřebuje flexibilitu, aby mohl síť řídit, protože poptávka a nabídka se mění z minuty na minutu, potřebuje ale také elektřinu skladovat, když jiní producenti nejsou schopni elektřinu dodávat. Investoři zase potřebují urychlovat návratnost svých vynaložených prostředků, což znamená například využívat i tepelnou energii, která obvykle činí kolem 60 % vyrobené energie, ale dnes se příliš nevyužívá. Svět také potřebuje minimalizovat emise uhlíku a navíc, místní akcionáři si přejí v rámci celkového energetického systému investovat i do lokálních zdrojů, ať již do půdy, větru, řemesel nebo průmyslu k uspokojení specifických potřeb oblasti, atd. Nový přístup k řešení komplexního energetického systému se bude nyní ověřovat v rámci výstavby britské jaderné elektrárny Sizewell-C, která bude vybavena reaktory EPR 1600.

Nový přístup - tedy ne jen jaderná elektřina, ale jaderná energie v širším slova smyslu - spočívá ve využití tepla z jaderné elektrárny, které představuje asi 60 % celkové vyprodukované energie. V případě jaderné elektrárny Sizewell C bude možné po přidání speciálního (nebo více speciálních) ventilů odebírat vysokopotenciální páru přímo z turbíny. Když se odebere pára, znamená to snížení výroby elektřiny, ale současně to také znamená zvýšení flexibility systému. (Podobný manévr se již používá v některých uhelných elektrárnách.) V systémech s vysokým podílem obnovitelných zdrojů energie, kdy je v určitých obdobích velký přebytek elektřiny a jindy naopak nedostatek, je to rovněž pozitivní benefit. Při existenci OZE budou vždy období přebytku elektřiny, takže jaderná elektrárna bude moci snížit výrobu elektřiny ve prospěch jiných energetických produktů. Po připojení výroby vodíku do jaderného energetického systému se rovněž na delší časové období rozšíří flexibilita systému. 

Potřeba místní dopravy 

Vzniká otázka: jestliže kolem lokality JE Sizewell C nebyl dříve trh pro nízkokalorické teplo (zdroj s nízkou teplotou), bude zde odbyt i pro teplo vysokopotenciální? Jednou z odpovědí je výroba vodíku. Vodík lze využít k dekarbonizaci sektorů, které lze jen obtížně zbavovat emisí skleníkových plynů. Jedná se například o náhradu zemního plynu k vytápění, dopravu nebo průmysl. Vodík se stává předzvěstí vzniku nového velkého průmyslového odvětví. Vodík lze získat parním rozkladem zemního plynu nebo elektrolýzou páry. Druhá metoda přitahuje největší pozornost, protože použití páry místo elektřiny může zlepšit provoz elektrolyzéru až o 10 %. 

Kde získat zákazníky pro odběr vodíku? 

Oblast východního pobřeží Spojeného království, kde se staví JE Sizewell C, je domovem velkých přístavů a tisíců těžkých dopravních prostředků, které křižují touto krajinou. Předpokládá se, že současná naftová vozidla budou v dohledné době přecházet na vodík, takže odbyt vodíku vyprodukovaného v jaderné elektrárně bude zajištěn. K ověření prvního projektu výroby vodíku plánuje společnost EDF vybudovat nejdříve elektrolyzér o výkonu 2 MW, který bude k výrobě vodíku zatím používat elektřinu ze stávající jaderné elektrárny Sizewell B. Elektrolyzér o velikosti přepravního kontejneru by měl být dán do provozu v roce 2022 a bude mít denní kapacitu výroby 800 kg vodíku, což postačí k pohonu 16 autobusů. Pro EDF je to také součást dekarbonizace stavební fáze Sizewell C a začátek investic do budoucího lokálního vodíkového průmyslu. 

Absorpce uhlíku z atmosféry 

Schopnost využívat vysocekalorické teplo z jaderné elektrárny otevírá ještě další příležitosti. Například, jak změnit elektřinu nízkouhlíkovou na elektřinu negativně uhlíkovou, třeba s pomocí technologie „DAC“ (Direct Air Capture), kdy bude instalováno zařízení k přímé absorpci oxidu uhličitého z atmosféry. Uhlíkově negativní technologie jsou ve Spojeném království velmi populární. Dnes je zde ale k dispozici jen jediný takový příklad, a to spalování biomasy v uhelné elektrárně Drax se zachycováním a skladováním uhlíku. Biomasa je však problematická, protože vyžaduje velké plochy půdy. V případě instalace zařízení na odběr CO₂ z atmosféry by bylo možno ročně získat 121 000 t CO₂ při roční spotřebě 24 GWh elektřiny a 240 GWh tepelné energie o 100 °C. Přitom by to bylo jen několik procent z celkového tepelného výkonu elektrárny Sizewell C. Získávání CO₂ bude vyžadovat dlouholeté skladování, takže britská vláda již zkoumá možnosti jeho uložení do nedalekých vyčerpaných ropných a plynových vrtů. 

Využití technologického tepla 

Po dokončení JE Sizewell C bude k dispozici velké množství technologického tepla a předpokládá se, že o ně bude mezi investory v celém okolí velký zájem, neboť se bude jednat o bezemisní energii, vodík a CO₂ použitelný k výrobě syntetických paliv. Budou to čisté pohonné hmoty, a to nejen pro pozemní a námořní dopravu, ale i pro dopravu leteckou, která bude používat toto palivo pod názvem „Jet Zero Fuel“. Bude se vyrábět syntetický plyn nebo jiná syntetická paliva současně s použitím nízkouhlíkového tepla a elektřiny z jaderné elektrárny. Tak zvaná koelektrolýza je efektivnější než jednotlivé procesy. Uvedená technologie je již sice k dispozici, ale dosud nikoliv v komerčním měřítku. Již se zahájily rozhovory mezi vedením jaderné elektrárny a místními podnikateli, například majiteli doků, skleníků a dalších podniků. 

Podnikatelské modely 

Jaderná elektrárna bude v provozu desítky let a její ekonomický potenciál bude značný. Jen výroba vodíku by pro ekonomiku Spojeného království znamenala ekonomický přínos 18 miliard liber do roku 2035 a zvýšení počtu pracovníků o 75 000. Lokální průmysl produkující udržitelné palivo by ročně přispěl 742 miliony librami a zvýšením počtu o 5200 pracovníků. Dalších 13 600 pracovníků by bylo zaměstnáno v oblasti globálního trhu leteckých paliv. Zda se všechny tyto aktivity podaří převést z pilotních do komerčních aplikací a zda se stanou jádrem nového průmyslu, se teprve uvidí. Nejdůležitější je však to, že se již rodí nové podnikatelské modely. Mění se tak hlavní produkty jaderných elektráren. Zatímco dříve byla hlavním produktem jen elektřina, dnes je výsledkem její činnosti celá řada čistých energetických produktů, které lze dodávat na míru pro nejrůznější zákazníky a uspokojovat poptávku na lokální i národní úrovni. 

Zdroj: Forget nuclear power; think nuclear energy - Nuclear Engineering International (neimagazine.com)