60 2(33)|2024 TECHNOLOGIE JĄDROWE Aby radykalnie zwiększyć ogólną wydajność cyklu produkcyjnego wodoru, do jego produkcji za pomocą technologii ogniw elektrolitycznych ze stałym tlenkiem można wykorzystać moc cieplną elektrowni. Zwykle rozważa się kilka ścieżek produkcji wodoru w celu ograniczenia emisji CO2. Jedną z nich jest wykorzystanie energii jądrowej, przy czym w tym przypadku również rozważanych jest kilka ścieżek technologicznych: • Produkcja niskoemisyjnego wodoru za pomocą elektrolizy niskotemperaturowej: jest to główne krótkoterminowe rozwiązanie przemysłowe oparte na energii jądrowej do produkcji wodoru. Nie wykorzystuje ono jednak w pełni mocy cieplnej reaktorów jądrowych, ponieważ nie jest to zastosowanie kogeneracyjne. • Produkcja niskoemisyjnego ciepła i energii elektrycznej na potrzeby wysokotemperaturowej elektrolizy lub cykli termochemicznych: reaktory HTGR mogłyby dostarczać niezbędne ciepło do procesu produkcji wodoru i zapewniać wysoką ogólną wydajność. • Rozwiązanie wstępnego podgrzewania dla reformingu parowego metanu: proces ten wymaga ciepła o wysokiej temperaturze, a kogeneracja jądrowa mogłaby pomóc w zmniejszeniu rzeczywistego bilansu CO2 procesu. Jednakże, jak wskazano wyżej, perspektywy dla zastosowań kogeneracji z podgrzewaniem wstępnym są wysoce niepewne, ponieważ jest to rozwiązanie technologiczne, które nie zostało jeszcze opracowane w takim stopniu, by nadawało się do praktycznego zastosowania. Odsalanie wody Brak wody pitnej to problem o wielkim znaczeniu dla dużej części świata, szczególnie poważny w Azji i Afryce Północnej. Właśnie odsalanie jądrowe może być rozwiązaniem tego problemu. Odsalanie jądrowe zostało zdefiniowane jako wykorzystanie zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła wytwarzanego przez elektrownię jądrową do usuwania soli i minerałów z wody morskiej. Koszty odsalania z wykorzystaniem energii jądrowej są porównywalne z kosztami ponoszonymi przez elektrownie wykorzystujące paliwa kopalne. Orientacyjne koszty wahają się od 70 do 90 centów amerykańskich za metr sześcienny wody. Istnieją dwa rodzaje technologii wykorzystywanych do odsalania wody: procesy termiczne (najpowszechniejsze są wielostopniowe destylacje błyskowe [MSF] i wielostopniowe destylacje efektowe [MED]) oraz procesy membranowe (najpowszechniejsza jest odwrócona osmoza). Odwrócona osmoza wymaga jedynie energii elektrycznej, podczas gdy MSF/MED wymagają zarówno ciepła, jak i energii elektrycznej, dlatego udział w rynku odwróconej osmozy nie powinien być właściwie uwzględniany w segmencie odsalania w kogeneracji jądrowej. Poza tym, według Światowej Organizacji Własności Intelektualnej, procesy termiczne charakteryzują się wyższym globalnym zużyciem energii: • zapotrzebowanie na energię elektryczną: od 3,5 do 5 dla MSF vs. od 1,5 do 2,5 kWh/m3 dla MED i od 2 do 8 kWh/m3 dla odwróconej osmozy, • zapotrzebowanie na ciepło: 45 kWh/m3 dla MSF vs. 28 kWh/m3 dla MED (potrzeby są prawie podwojone, jeśli zakład jest „samodzielny”, tj. nie jest połączony z zakładem kogeneracji). Trzeci typ instalacji odsalania (hybrydowy) łączy w sobie procesy zarówno termiczne, jak i membranowe, a zatem wymaga zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła. Jeśli chodzi o wymagania temperaturowe, odsalanie jądrowe ma nawet nieco niższe maksymalne wymagania (nie więcej niż 130°C) niż ciepłownictwo. Dlatego też wszystkie typy reaktorów nadają się do tego zastosowania. Uważa się, że małe i średnie reaktory lepiej nadają się do odsalania, które często działa w trybie kogeneracji, aby dostarczać świeżą wodę wraz z energią elektryczną do miasta, w którym brakuje słodkiej wody. Oparte na energii jądrowej zakłady odsalania wody w regionach dotkniętych niedoborem wody zapewniły ludności niezbędne źródło wody dla wzrostu gospodarczego. Dlatego też projekty odsalania wody mogą zwiększyć akceptację społeczną dla kogeneracji jądrowej. Inicjatywy i projekty kogeneracji jądrowej w skali globalnej Ciepło z energii jądrowej jest jednak wykorzystywane do ogrzewania w Europie i Chinach. W reaktorze Phénix we Francji część pary na wlocie podgrzewacza jest pobierana i wtryskiwana do sieci ciepłowniczej w centrum Marcoule. Wykorzystanie małych reaktorów grzewczych w systemach ciepłowniczych nie jest nową koncepcją w krajach skandynawskich. Steady Energy (fiński twórca małego reaktora modułowego LDR-50 (SMR) o mocy cieplnej 50 MW) podpisał z miejskim przedsiębiorstwem energetycznym Kuopion Energia list intencyjny zawierający opcję budowy do pięciu reaktorów ciepłowniczych począwszy od 2030 r. Ponadto w październiku 2023 r. pomiędzy Steady Energy a helsińską firmą energetyczną Helen podpisana została umowa na budowę maksymalnie dziesięciu SMR dla sieci ciepłowniczych. Rosyjski reaktor niskotemperaturowy zaprojektowany specjalnie do celów ciepłownictwa, a nie energii, to AST-500, zaproponowany dla kilku obiektów (500 MWt). Pływająca elektrownia jądrowa 2 x KLT40 w Peveku również produkuje ciepło sieciowe. W SMR panelu informacyjnym za 2024 r. Agencji Energii Jądrowej (NEA OECD) pojawił się polski SMR badawczy HTGR-POLA. Jest to wysokotemperaturowy, chłodzony
RkJQdWJsaXNoZXIy NzIxMjcz