jedrska energija in klimatske spremembe · pretvorba jedrske energije v elektriko odlaganje...

1/32

Dnevi energetskih in klimatskih sprememb, 12. marec 2008, Hiša EU, Breg 14, Ljubljana

Društvo jedrskih strokovnjakov Slovenije

Kako deluje jedrska elektrarna Radko Istenič

Izpusti CO2 v življenjskem ciklu jedrske elektrarne Radko Istenič

Kaj je gorivni ciklus Luka Snoj

Ekonomičnost jedrske energije in varnost dobave Luka Snoj

Sinergije jedrske energije Petra Rogan

Jedrska energija in

klimatske spremembe

2/32



Kako deluje jedrska elektrarna?

Radko Istenič

3/32



Termo in jedrska elektrarna sta si po načinu delovanja podobni

Izvor toplote je kemična reakcija –gorenje premoga, ki sprošča CO2

Izvor toplote je jedrska reakcija, kine sprošča CO2

Pretvorba toplote v elektriko

Pretvorba toplote v elektriko

4/32



sevanje

radioaktivni razcepki

dva nevtrona

nevtron

U235

toplota

Cepitev jedra 235U

5/32



Verižna reakcija cepitve jeder

toplota toplota toplota toplota toplota

sproščena energija cepitve 1 g urana ≈ 2 t nafte ≈ 7 t lignita

6/32



Tlačnovodni reaktor

Zadrževalni hram

Generator

KondenzatorReaktor

UparjalnikTlačnik

Reg.palice Turbina

7/32



Izpusti CO2 v življenjskem ciklu jedrske elektrarne

Radko Istenič

8/32



Energijska bilanca življenjskega cikla jedrske elektrarne -primerjava med porabljeno in pridobljeno energijo(Primer: Švedska, JE Forsmark, analiza za 40 let obratovanja)

1,345 %Skupaj

0,133 %Odlaganje radioaktivnih odpadkov

0,127 %Gradnja in razgradnja elektrarne

0,034 %Obratovanje elektrarne

0,037 %Izdelava goriva

0,716 %Obogatitev urana (difuzija in centrifuge)

0,127 %Kemična pretvorba urana

0,170 %Rudarjenje in mletje uranove rude

Porabljena energija v % pridobljene energ.

Faza življenjskega cikla jedrske elektrarne

Bilanca ni bistveno različna, če je ruda revna (pri rudi s samo 0,01 % urana je porabljene 2,9 % pridobljene energije).

Ruda z Žirovskega vrha je vsebovala 0,2 % - 0,35 % urana.

9/32



16

356

891

Anglija 2006

--311vodna

10 - 26622jedrska

145.529vetrna

955053solarna (fotovoltaika)

472450519plinsko/parna TE

--1170 (vršna rezerva)

608plinska TE

894980975premog TE

FinskaŠvedskaJaponskag CO2/kWh elektrike

Izpusti CO2 energetskih tehnologij raznih držav

Izpust zaradi rabe jedrske energije je izračunan na osnovi energijske bilance in mešanice porabljenih energij v navedenih državah.

10/32



0.090.010.020.020.020.04

0.42

0.96

0.81

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

premog

nafta

zemelj

ski p

linso

nčna

energ

ijabio

masa

vetrn

a ene

rgija

geote

rmaln

a ene

rgija

jedrsk

a ene

rgija

hidroe

nergi

ja

kg C

O2 /

kW

h

obratovanjepreskrba z gorivomizgradnja

Izpusti CO2 pri različnih energetskih tehnologijah

11/32



Jedrski gorivni cikel

Luka Snoj

12/32




obogatevanje in izdelava goriva

rudarjenje, predelava urana,

pretvorba jedrskeenergije v elektriko

odlaganjeodpadkov in predelavaodpadkov

ponovna uporabaizrabljenega

jedrskega goriva

Vir slik: Areva

13/32



Od uranove rude do jedrskega goriva

• Uran se nahaja v kamninah v zemeljski skorjiIma dva izotopa (238U (99.27 %) in 235U (0.72 %))

• Obogatevanje (povečanje deleža 235U na ~ 4 %)• Izdelava goriva (tabletke gorivni elementi)

Dnevni kop v Nigru Uranove tabletke Gorivni element

Vir slik: Areva

14/32




obogatevanje in izdelava goriva

rudarjenje, predelava urana,

pretvorba jedrskeenergije v elektriko

odlaganjeodpadkov in predelavaodpadkov

ponovna uporabaizrabljenega

jedrskega goriva

Vir slik: Areva

15/32



Izrabljeno jedrsko gorivo (IJG)

• Gorivo v jedrskem reaktorju ~ 4 leta proizvaja energijo, nato ga zamenjajo s svežim

• Izrabljeno jedrsko gorivo (IJG) je močno radioaktivno

Potrebno hlajenje in zaščita

• IJG ni nujno odpadek, ker ga je možno reciklirati ter pridobiti novo jedrsko gorivo

Bazen za IJG v NEK

Vir slik: ICJT

16/32



Izrabljeno gorivo - sestava

500 kg urana

pred obsevanjem

po obsevanju

470 – 480 kg urana(94 – 96 %)

5 kg plutonija(1 %)

15 - 25 kgCepitvenih produktov

(3 - 5 %)

se lahko reciklira končni odpadekse lahko recikliramožno

“jedrsko sežiganje”v hitrih reaktorjih

Vir slik: Areva

17/32



Napredni reaktorji IV. generacije

• Bodo “jedrsko sežigali” cepitvene produkte, ki nastajajo v običajnih reaktorjih manj radioaktivnih odpadkov

• Proizvajali bodo več goriva, kot ga bodo porabili povečanje zalog urana za 70 -krat

> 4000Uran (napredni reaktorji)

85Uran (obstoječi reaktorji)

65Zemeljski plin

41Nafta

155Premog

Zaloge zadoščajo za (let)Gorivo

18/32



Ekonomičnost, Varnost dobave

Luka Snoj

19/32



Cene elektrike

Vir: OECD-NEA, Projected cost of generating electricity, 2005. (USD- julij, 2003)

premog plin hidro jedrska veter sonce0

102030405060708090

100110120130140150160

proi

zvod

na c

ena

($/M

Wh)

20/32



Cene elektrike v Sloveniji

0

20

40

60

80

100

120

140

HE Drava HE Soča HE Sava TE Šoštanj TE Trbovlje JE Krško TE Brestanica

proi

zvod

na c

ena

(€/M

Wh)

21/32



Eksterni stroški ?

• Cena elektrike iz JE vključuje eksterne stroške:Stroški odlaganja odpadkov in razgradnje elektrarneNadomestilo lokalni skupnosti

• Cena elektrike iz drugih elektrarn praviloma ne vključuje:

Stroškov zapiranja rudnikovStroškov sanacije okolja Stroškov izpustov CO2

Nadomestila lokalni skupnosti

22/32



Vpliv cene goriva na ceno elektrike

• Če se cena goriva (premog, plin, uran) podvoji,se cena proizvedene elektrike poviša za:

Premog 40 %Plin 75 %Jedrska 4 %Veter/sonce 0 %

Vir: OECD-NEA, Risks and benefits of nuclear energy, 2007.

23/32



Varnost dobave• zaloge urana so razmeroma enakomerno porazdeljene po

svetu, vključno s politično stabilnimi državami

Avstralija (24 %)

Kanada (9,5 %)

ZDA (7 %)

Kazahstan (17 %)

Rusija (3,5 %)

Brazilija (6 %)

Južna Afrika (7 %)

Namibija (6 %)

Niger (5 %)

Delež svetovnih zalog urana po ceni < 130 USD/tU

24/32



Emisije CO2 v Sloveniji in ekonomski učinek

Zaradi slovenske polovice NEK (350 MW) letno "privarčujemo" okoli 2 milijona ton CO2 (to je ~ 44 milijonov €)

123 mio EUR47,6 mio EUR0Strošek pri ceni 20 EUR/tono na trgu

+ 15 %+ 6 %0 %Povečanje sedanjih emisij (leta 2005: 15,5 mio ton)

6,16 mio ton 2,38 mio ton 0Emisije na leto880 t/GWh340 t/GWh0Emisija CO2

45 %55 %35 %Izkoristek (cca.)

7 TWh7 TWh7 TWhProizvodnja (7000 h)

1000 MW1000 MW1000 MWMoč (MW)

PremogZemeljski plinJedrska energijaGorivo

Termoelektrarna na premog

Plinsko-parna elektrarna

Jedrska elektrarnaVrsta enote

25/32



SINERGIJE JEDRSKE ENERGIJEali

“ne-električna” uporaba jedrske energije

Petra Rogan

26/32



PROIZVODNJA VODIKA

TRANSPORT – vodik kot gorivo v prevoznih sredstvih (nadomestilo za naftne derivate)

Industrija (živilska, kemijska, naftna,…)

PROCESNA TOPLOTA

OGREVANJE

RAZSOLJEVANJE

27/32



VODIK – energija za prihodnost?

ZAKAJ VODIK?

2H2 + O2 → 2H2O + energijaNI emisij toplogrednih

plinov (CO2,

NOX, SOX)

GORENJE VODIKA(gorivne celice)

Vodik ni primarni vir energije

Je prikladno sredstvo za skladiščenje in prenos energije

28/32



Proizvodnja VODIKA

Tehnološki procesi pridobivanja vodika

ELEKTROLIZA VODE – potrebujemo el. energijo, ki pa

jo lahko drugje bolj koristno uporabimo.

TERMOKEMIČNI PROCES iz zemeljskega plina –

reakcija metana in vodne pare pri visokih T (800 - 900°C)

IZPUST CO2

TERMOKEMIČNA RAZGRADNJA VODE ali S-I

proces – še v fazi razvoja. Potrebne visoke T (min. 850 °C)

NI IZPUSTA CO2

29/32



SEDANJA PROIZVODNJA VODIKA

Letno ~400 milijard m³ vodika za uporabo vindustriji

>90 % z energijo iz fosilnih goriv (večina s TK procesom iz zem. plina )

PRIHODNOST POVEČANA PORABA (~50 krat)

Vir energije za proizvodnjo → JEDRSKA ENERGIJA

Visokotemperaturni jedrski reaktorji – reaktorji IV generacije

30/32



Proizvodnja vodika z jedrsko energijo

31/32



ogrevanje Daljinsko ogrevanje

procesna toplota

proizvodnja etanola dodatek k bencinu

razsoljevanje proizvodnja PITNE VODE (lokacija)

Prehrambena industrija

Papirna industrija

Kemična industrija

Predelava premoga in nafte

Metalurgija

(Švica, Kanada, Nemčija)

Ostala NE-ELEKTRIČNA uporaba jedrske energije

32/32



Zaključek

Jedrska energija:

• ne povzroča učinka tople grede

• tehnološko zrela in omogoča pridobivanje velikih količin energije

• zelo ekonomična v primerjavi z ostalimi potencialnimi nizkoogljičnimi viri

• učinkovito sredstvo za pridobivanje velikih količin vodika

Evropski parlament je jedrsko energijo potrdil kot enega sprejemljivih virov Evropske energetske mešanice

33/32



Dodatne prosojnice

34/32



Indeks človekovega razvoja - HDIHDI = f(pričakovana življenjska doba, pismenost - izobrazba, življenjska raven)

35/32



James Lovelock, 2004:

Samo jedrska energija lahko ustavi globalno ogrevanje. Je edina realistična alternativa fosilnim gorivom, ki lahko zadovolji potrebe človeštva po energiji ob zmanjšanju izpustov.

James Lovelock, 2005:

Sem Zelen in pozivam svoje prijatelje v gibanju, da opustijo svoje zmotno nasprotovanje jedrski energiji.

36/32



jedrska energija in klimatske spremembe · pretvorba jedrske energije v elektriko odlaganje...

Documents