Proč pokročilé jaderné reaktory prospívají průmyslu a státům závislým na uhlí

Výrobce chemikálií DowDOW
vyvine malý jaderný reaktor pro průmyslové aplikace, který potenciálně nahradí zemní plyn, který se nyní spaluje při extrémně vysokých teplotách a mění chemické sloučeniny. Pokročilé jaderné technologie však dosahují stejného výsledku bez uvolňování uhlíkových emisí.

Vysokoteplotní reaktory tzv. IV. generace jsou známé především pro výrobu elektřiny. Využít je ale může i průmysl. Protože fungují při 800 stupních Celsia, mohou zpracovávat chemikálie, odsolovat oceánskou vodu a vyrábět čistý vodík pro elektřinu a dopravu. Ještě lepší: reaktory dokážou najít místo, kde kdysi stály uzavřené uhelné elektrárny, a obnovit tak ekonomické zdraví zdevastovaných oblastí země.

„Elektřina je nízko visící ovoce,“ říká Patrick White, projektový manažer společnosti Aliance pro jaderné inovace, v rozhovoru s tímto spisovatelem. „Ještě jsme neintegrovali jadernou energetiku s velkými chemickými zařízeními. Mohou se objevit nějaké škytavky a věci, které je třeba vyřešit. Prvních reaktorů pro průmyslové aplikace se ale dočkáme až na konci dekády. Po vybudování čtvrtého a pátého reaktoru se firmy houfně přihlásí. Cílem je dekarbonizace."

konkrétně, Dow spolupracuje s X-energy vyvinout malý modulární reaktor v jedné z lokalit Dow podél pobřeží Mexického zálivu, který by mohl být uveden do provozu v roce 2030. Dow také zaujímá menšinovou vlastnickou pozici v X-energii. Každý modulární reaktor může generovat 80 megawattů. Lze je však skládat dohromady a vyrábět 320 MW, což poskytuje čistý, spolehlivý a bezpečný výkon základního zatížení pro podporu elektrických systémů nebo průmyslových aplikací.

Stávající americké jaderné reaktory jsou druhé generace, ačkoli společnost Southern Company staví reaktory třetí generace vyvinuté společností Westinghouse. Malé modulární reaktory jsou čtvrtou generací, produkují více elektřiny za nižší náklady. Třetí a čtvrtá generace se v případě nouze automaticky vypne.

„Pokročilá malá modulární jaderná technologie bude kritickým nástrojem pro cestu společnosti Dow k nulovým emisím uhlíku a naši schopnost řídit růst poskytováním nízkouhlíkových produktů našim zákazníkům,“ říká Jim Fitterling, generální ředitel Dow. „Technologie X-energy patří mezi nejpokročilejší a po nasazení bude poskytovat bezpečný, spolehlivý, nízkouhlíkový výkon a páru.“

Obtížná dekarbonizace sektorů

V současnosti pochází 99 % světové produkce vodíku z fosilních paliv. Tomu se říká šedý vodík. Cílem je dostat se k zelenému vodíku, kdy solární panely nebo větrné turbíny vyrábějí elektřinu pomocí elektrolyzéru. Ale teplo a elektřina z jaderné energie mohou také rozdělit molekulu vody na vodík, který se používá k rafinaci ropy, výrobě oceli nebo chemikálií.

Takový proces je bez emisí a velmi potřebný. Podle Americká agentura pro ochranu životního prostředíelektřina způsobila 25 % celosvětových emisí skleníkových plynů, zatímco průmyslové provozy tvořily 24 %. Doprava tvořila 27 %, vše v roce 2020.

Jaderná energie může také odsolovat mořskou vodu. Podle Mezinárodní agentury pro atomovou energii se denně vyrobí 40 milionů metrů krychlových zásob pitné vody – především na Středním východě a v severní Africe, přičemž se k usnadnění procesu využívají fosilní paliva k odběru páry nebo elektřiny. Poukazuje ale na to, že jaderná energetika a odsolovací elektrárny se spojují v Japonsku a Kazachstánu, kde komerční zařízení fungují od 1970. let.

„Pokud nás zajímá čistá energie, přemýšlejte o všech zdrojích paliva, které máme,“ říká White aliance. „Výroba elektřiny tvoří asi 25 % našich emisí. Jaderná energie může oslovit průmyslová odvětví, která se obtížně dekarbonizují. Jaderné elektrárny musí také běžet na plný výkon. Jejich využití pro odsolování a výrobu vodíku – při výrobě spolehlivé elektřiny – je dobrou synergií a nákladově efektivní.

Jistě, existuje mnoho překážek, které je třeba překonat. Jaderná paliva jsou často charakterizována na základě jejich koncentrace specifického izotopu uranu, U-235. Reaktory, které dnes fungují ve Spojených státech, vyžadují úroveň obohacení paliva 3%-5% U-235, známé jako nízko obohacená uranová paliva. Mnoho pokročilých reaktorů ve vývoji bude vyžadovat vyšší úrovně obohacení paliva, některé až o 20 % U-235. Toto uranové palivo s vyšším obohacením se nazývá high-assay, low-enriched uranium (HALEU).

Hlavním problémem pro pokročilé reaktory, které vyžadují palivo HALEU, je to, že materiál není komerčně dostupný ve Spojených státech. Jediným dodavatelem je ruská státní společnost TENEX — za dnešních okolností nežádoucí. Ale federální pobídky by mohly katalyzovat domácí výrobu paliva a vytvořit trvalý hodnotový řetězec. Jinak to poskytuje i Austrálie, Kanada a Kazachstán.

Může jaderná energie nahradit uhlí?

Zároveň je obtížné vyčíslit náklady na výstavbu těch pokročilých jaderných reaktorů. Více jistoty přijde poté, co vývojáři začnou navrhovat rostliny a modelovat náklady. Dále, jak společnost zdražuje uhlík, jaderná energie bude přitažlivější. Vezměte v úvahu, že GE Hitachi Nuclear Energy spolupracuje s Ontario Power Generation na výstavbě malého reaktoru, který bude spuštěn v roce 2024: snaží se přimět ostatní, aby implementovali stejnou technologii, aby se snížily náklady.

Jaderná energie se samozřejmě po incidentu na Three Mile Island v roce 1979 setkala s odporem. Ale úsilí o dekarbonizaci by to mohlo změnit – zejména ty, které mají pomoci regionům závislým na uhlí. Zákonodárný sbor Západní Virginie uzákonil politiku umožňující malým modulárním reaktorům nahradit vyřazené uhelné elektrárny. Indiana, Illinois, Montana a Wyoming zvažují podobné kroky.

Opravdu, Simon Irish, generální ředitel společnosti Zemská energie, píše, že jaderné elektrárny čtvrté generace mohou nahradit uhelná zařízení a oživit komunity, které je hostily. Protože tyto pokročilé reaktory mohou pracovat při stejných teplotách jako kotel na uhlí, je to praktický nápad. Kromě toho je náhradní jednotka bez emisí.

Jigar Shah, ředitel Úřadu pro úvěrové programy ministerstva energetiky, souhlasí s tímto uvažováním a říká, že tento krok je logickým začátkem, protože infrastruktura a připojení k síti jsou již na místě. Jeho agentura poskytuje 11 miliard dolarů na pomoc při vývoji malých modulárních reaktorů.

„Pokud bude jaderný průmysl dělat to, co má po desetiletí, lidé budou váhat,“ říká White z Nuclear Innovation Alliance. „Nezacházelo to dobře s veřejností. Nyní máme možnost dát jaderné energii další šanci díky dekarbonizaci. Ale musíme vybudovat důvěru s komunitami a vysvětlit technologie. Musíme se ujistit, že jim to vyhovuje. Potřebujeme získat společenskou licenci na jadernou energii – aby ji lidé chtěli na svých dvorcích.“

Konečně může nastat renesance jaderné energetiky. Impulsem je dekarbonizace. Ale Zákon o snižování inflace přidává daňové výhody, které vzbudí zájem investorů a věřitelů, z čehož budou mít prospěch citlivé komunity a širší ekonomika. Dow si všimne příležitosti – potenciálního předchůdce pro další výrobce.