U jádra jsme zaspali dobu. JE Temelín už jsme mohli stavět,“ pronesl premiér Babiš. „My to musíme prosadit. I kdybychom měli porušit evropské právo!“ To je nedávná citace premiéra České republiky na adresu budoucího vývoje v oblasti výstavby či dostavby jaderných elektráren v ČR.
V současné době se v ČR vyrábí 88 TWh za rok; na této produkci se výroba z uhelných elektráren podílí bezmála 47 % a jaderná energie 34 %. V následujících desetiletích se určitě bude tento poměr přesouvat ve prospěch výroby v jaderné energetice.
EVROPA NA ENERGETICKÉM ROZCESTÍ
Tak by se dal velmi jednoduše popsat současný stav v oblasti snižování emisních norem a závazků, jež naše republika přijala v rámci boje za snižování globálního klimatického znečišťování. Jak bylo zmíněno výše, naše společnost zaspala s další výstavbou energeticky náročných staveb, a proto je nutno se nedívat na desítky let vzdálené horizonty u možných řešení, ale racionálně přistoupit k okamžité nápravě tohoto neutěšeného stavu. K tomuto závažnému faktu přispívá i situace v dopravě, která jen tento problém eskaluje do dosud nepoznaných rozměrů.
V současné době žije v Evropě cca 740 milionů občanů a každý den činí absolutní přírůstek více jak 1 000 obyvatel ve všech evropských státech. Mnohem zajímavější statistika je, že každý měsíc se v průměru registruje 1 000 000 nových automobilů v celé Evropě. Dokud se nemuselo kontrolovat množství obsahu vypouštěných exhalací z dopravy u NOx/CO2, bylo opravdu skoro jedno, jaké portfolio vozů se kupuje a jak se jejich spotřeba odráží na energetické soběstačnosti v jednotlivých zemích EU.
Do roku 2030 můžeme očekávat i 100 milionů nově registrovaných elektromobilů! V průměru totiž spotřebuje každý elektromobil zhruba 3 MWh za jeden kalendářní rok. V souhrnu by následně potřebovala evropská energetická soustava zvýšit svůj energetický příkon o 300 TWh za rok. To už jsou čísla, která mohou energetickým dispečerům v rámci EU přinést více než jen občasné vrásky na čele.
Do tohoto navýšení je potřeba započítat plánovanou výstavbu stovek tisíc dobíjecích stanic po celém evropském kontinentu. Už dnes se preferují superdobíjecí stanice 350 kW či 800 kW, které v budoucnu mohou poskytnout nejenom paralelní nabíjení více elektromobilů najednou, ale i mnohem rychlejší dobíjecí časy.
Hlavními překážkami v masovém rozvoji nákupu elektromobilů jsou v současnosti pořizovací cena, dostupnost rychlého dobíjení a především dojezd elektromobilů.
V nejbližších měsících všechny zásadní překážky při rozvoji elektromobility budou pozvolna ustupovat směrem k předpokládanému explozivnímu nárůstu pořizování a užívání elektromobilů v Evropě. K tomu napomůže i likvidace vraků, zvýšené zákazy a restrikce vjezdu starých automobilů do center velkoměst a aglomerací. Ani velmi přísná emisní norma Euro 7 a vysoký tlak na užívání bezpečných konstrukcí u karosérií automobilů nebude hrát do karet klasickým pohonům u osobních aut. Navíc je u elektromobilů mnohem snazší provozování v kombinaci s programy na jejich sdílení. Také dosud váhavá evropská legislativa, jež se bude vztahovat na autonomní volitelné funkce řízení (stupeň 3 až 5), nebude brzdit technologický pokrok v otázce bezpečnosti a provozu u nově registrovaných automobilů. Paradoxně lze očekávat i zvýšený zájem nákupu osobních automobilů nejenom v korporátní sféře, ale především v domácnostech. Dnes již není pouze módní záležitostí pořídit si elektrokolo, elektromotorku nebo třeba motorový vodní skútr. Velmi přísné ekologické předpisy o ochraně přírody tak nahrávají novým formám v rekreačním sportu.
AUTA, VLAKY, LETADLA, LODĚ
Elektromobilita nebude zaměstnávat jen pracovníky a dodavatele energetických firem a subjektů, ale participace na úplně novém energetickém schématu v EU nastane i v dalších oborech, které nuceně vyvolaný ekologický dopad budou muset respektovat. Platí to především o telekomunikačních firmách, s nástupem 5G sítí souvisí enormní nárůst stahovaných a předávaných dat, což vyvolá poptávku po nových datacentrech.
Avizované restrikce na úrovni vlád o eliminaci registrace nových automobilů se vznětovými či zážehovými motory budou mít dopad na stále vyšší procentuální přesun nejenom k elektromobilům, ale i hybridním systémům v osobní, nákladní, ba i letecké dopravě. V neposlední řadě je dnes plánována výstavba nových automobilových závodů, továren na výrobu bateriových článků a kompresorových stanic na stlačování a výrobu vodíku.
Ekologové naprosto nerespektují evropské geografické podmínky pro jednotlivé členské státy v rámci EU. Česká republika nemůže úplně lehce vybudovat veliké větrné farmy, solární či příbojové mořské elektrárny. Budování retenčních, tj. spádových elektráren je sice zajímavé, ale ani zde vzhledem ke stále se prohlubujícímu suchu v ČR takový postup nepovede k energetické neutralitě...
REAKTORY PRO JE TEMELÍN A JE DUKOVANY
Vláda ČR bude mít nelehkou úlohu v rozhodnutí o tom, která firma či sdružení postaví čtyři úplně nové jaderné bloky. Předpokladem jsou dnes reaktory generace III+ o hrubém výkonu cca 1 200 MW. Paradoxně může být vítězem společnost, která nebude mít nejlacinější nabídku, ale nejkomplexnější variantu. Na prvním místě by totiž určitě měla být schopnost zajištění a podpory vysoce efektivního managementu řízení celého procesu výstavby. Dále průběžná kontrola u výroby technologií, které se budou na stavbě používat. V neposlední řadě jsou to zkušenosti s užíváním nabízeného příslušného typu jaderného reaktoru a taktéž informace o současném či plánovaném vývoji s ohledem na bezpečnost reaktoru. Hodnocení provozně bezpečnostních ukazatelů (PBU) provádí Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB) ve čtyřech hlavních oblastech: oblast 1 – události, oblast 2 – provoz bezpečnostních systémů, oblast 3 – těsnost bariér, oblast 4 – radiační ochrana.
Dle veřejně dostupných informací, které instituce poskytuje, se kontrolní a monitorovací činnost SÚJB stále více zaměřuje na hodnocení činnosti obsluhujícího lidského personálu, a především na monitoring vlastní technologie a souvisejících revizí či kontrol nově instalovaných dílů (potrubní díly, čerpadla, kompresory, speciální jednotky atd.). Veliká pozornost se dále věnuje celému souboru spolehlivostních řešení pro automatické odstávky klíčových dílů s minimální účastí lidského faktoru. Provoz jaderné elektrárny je tak specificky určen její konstrukční technologií. Dnes se předpokládá provoz u nově postavených jaderných bloků v délce 60 let.
JEDNOTLIVÍ UCHAZEČI
Prvním zástupcem je společnost ATMEA, což je konsorcium firem z Japonska a Francie, tj. EDF Group a Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Referencí pro vládu ČR je určitě postup výstavby jaderných bloků v elektrárně Sinop v Turecku. V roce 2013 na základě mezivládní dohody o výstavbě nových jaderných bloků o hrubém výkonu 4 × 1 200 MWe s technologií PWR a předpokládanou životností jaderných systémů v délce trvání 60 let přistoupila vláda na výstavbu energeticky potřebných zdrojů v lokalitě severního Turecka. Rámcová cena celého řešení tehdy činila 22 miliard USD. Bohužel, už dnes se celkové náklady odhadují na více než 1 bi- lion Kč. Nárůst ceny je přičítán vysokým investicím do stavebně inženýrských prací pro bezpečný provoz bloků v seizmicky aktivní oblasti. Přifázování prvního bloku s technologií ATMEA1 (tři smyčky chladicí kapaliny) reaktoru generace III+je dle schváleného harmonogramu u tohoto referenčního projektu naplánováno na rok 2023. Až po prvních dodávkách elektrické energie do veřejné sítě bude relevantní o tomto významném projektu dělat celkové závěry a úsudky.
Druhým zástupcem je firma Westinghouse, jež bude nabízet reaktorové bloky s označením AP1000 (4 × 1 200 MW; AP = Advanced Passive). Prediktivní odhad konečné ceny výstavby by mohl dosáhnout 640 miliard Kč.
Jedná se o tlakovodní reaktory PWR (Pressurized Water Reactor), kde chlazení a moderace jaderného procesu probíhá s pomocí lehké vody při tlaku v primárním okruhu kolem 16 MPa. Výstupní teplota vody dosahuje více jak 320 °C. Zde je nutná extrémní pečlivost při výběru garancí u klíčových dodavatelů primárního okruhu, neboť neplánované výměny dílů či částí potrubí mohou při výstavbě a plánovaných testech opozdit výstavbu jaderných bloků i o několik roků.
Referenční bloky společnosti Westinghouse budou určitě z jaderné elektrárny San-men v Číně. Jejich výstavba započala v roce 2009 a jejich připojení k energetické síti proběhlo v roce 2018. Naprosto identický proces výstavby se opakoval i v další čínské elektrárně Chaj-jang, kde stavba nových jaderných bloků s technologií reaktorů AP1000 započala v letech 2009–10 a dokončení stavby bylo realizováno přesně o devět let později. Obecně lze konstatovat, že pokud by se naše vláda přiklonila k tomuto řešení, první dodávky elektrické energie by mohly proudit nejdříve v roce 2029.
Třetím kandidátem na výstavbu jaderných bloků v ČR je společnost EDF (Francie). Francie je stále celosvětově vnímána jako energetická velmoc s velkým počtem aktivních jaderných reaktorů na svém území. Proto bylo rozhodnuto, že v elektrárně Flamanville, kde od roku 1986–87 úspěšně pracují tlakové vodní reaktory typu PWR 1 200 MW, přibude třetí reaktor třídy EPR (European Pressurized Water Reactor nebo též Evolutionary Power Reactor) o výkonu 1 600 MW.
Výstavby či užívání tohoto nového typu reaktoru, na jehož vývoji se podílela společnost AREVA (Francie) a společnost Siemens AG (Německo), lze najít ve světě na pěti místech: Flamaville 3 (Francie), zahájení výstavby 2007; Olkiluoto 3 (Finsko), zahájení výstavby 2005; a dva v čínském Tchaj- -šanu. Velká Británie by ráda postavila nové dva bloky jaderné elektrárny Hinkley Point C.
Realitou výstavby nových jaderných reaktorů generace III+ je velmi časté prodlení ve výstavbě s nárůstem konečné ceny řešení. Není překvapením, že projekty ve Francii a Finsku mají zpoždění přes 10 let a konečná cena za jeden výrobní komplex přesáhne 10 miliard eur. Celkem za výkonnější bloky (4 × 1 600 MW) by investice v ČR dle těchto získaných dosavadních zkušeností ze zahraniční výstavby dosáhly přes 1 bilion Kč.
Na druhé straně je nutno pochválit příkladnou spolupráci společností China General Nuclear (CGN) a francouzské EDF Group na výstavbě dvou bloků elektrárny Tchaj-šan. Zde po devíti letech byl nejprve slavnostně spuštěn reaktor nové generace EPR s výkonem 1 750 MW v roce 2018 a druhý následně v roce 2019. To je hodně zajímavá reference, neboť tyto dva nové jaderné bloky mohou zcela nahradit starší jaderné reaktory 3 × 1 000 MW. Světovým trendem je výstavba velikých jaderných bloků s maximálním výkonem, kde je efektivněji využíváno jak lidského potenciálu, tak i možnosti kontroly radioaktivní kontaminace. Vše je tak podřízeno bezpečnosti provozu jaderných elektráren. Také v tomto případě by jaderná energie mohla začít proudit do naší rozvodné sítě již v roce 2029.
Dalším uchazečem o stavbu jaderných reaktorů je společnost China General Nuclear Power Group (CGN). Nejspíše vládě ČR nabídne projekt založený na technologii reaktorů PWR-HPR1000. Jako referenční stavbu bude jistě uvádět výstavbu dvojice jaderných bloků v elektrárně Fu-čching 5 a 6 o hrubém výkonu 1 150 MW s deklarovatelným termínem výstavby pět let. Zde jsou sice použity reaktory označované jako Hualong One, ale konstrukčně jsou velmi podobné reaktorům HPR1000. Velmi netradiční je i veřejně publikovaná informace o testování v primárním okruhu na vodní tlakové zkoušky v rozsahu od 2,7 MPa do 22,3 MPa. Z testu je naprosto zřejmé, že těsnost kritických dílů musí krátkodobě vydržet o 100 % větší zátěž, než jsou nominální pracovní hodnoty u jaderného reaktoru.
Vzhledem k počtu budovaných jaderných systémů v Číně (desítky budovaných či plánovaných) se dnes žádný stát nemůže k těmto referencím vůbec blížit. Dalším pozitivem bude i ochota jednat o vytvoření společného sdružení při výstavbě jaderných bloků v ČR. U tohoto návrhu nebude asi tak kritická výstavba v rozsahu 4–6 let, ale možnost zapojení českých tradičních dodavatelů do tohoto projektu. Vzhledem k nemalému investičnímu kontraktu se přímo nabízí řešení za účasti českých podniků na výstavbě čtyř nových bloků v ČR, a tak může čínská strana ihned uzavřít na mezivládní úrovni rámcové objednávky na výrobu komponentů naplánovaných bloků v Číně u systémů Hualong One u českých dodavatelů. U takto těsné spolupráce je otázkou, jestli nemůže být celková cena kontraktu snížena o zápornou hodnotu budoucích exportovaných systémů (nádoba jaderného reaktoru, potrubí, čerpadla, armatury, kompresory atd.). Offsetový energetický program by tak dal zainteresovaným stranám finanční direktivy k dodržení plánovaných investic, vládě ČR navíc možnost podpory velkých exportních zakázek a nemalé snížení vstupních kapitálových investic.
Dalším z účastníků tendru bude jistě i společnost Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) s referenčním projektem ve Spojených arabských emirátech odkazujícím na výstavbu čtyř jaderných bloků APR-1400, tj. celkem 5 380 MW, v Barakah. Délka výstavby každého z jaderných bloků je plánována na 5–6 let s celkovým investičním rámcem kolem 25 miliard USD, což by představovalo cca 600 miliard Kč. Klíčové pro vládu ČR budou jistě otázky na možnosti dodávek a zapojení českých podniků u této tendrové nabídky.
Šestým uchazečem o stavbu nových reaktorů se dozajista stane ruská společnost Rosatom. Předpokládá se návrh 4 × 1 200 MW v provedení reaktorů MIR.1200 (Modernized International Reactor). Jedná se o tlakovodní reaktor vycházející z osvědčeného typu modelu VVER (vodo-vodní energetický reaktor) 1200-AES 2006. Velmi zajímavou variantou může být i nabídka na reaktory VVER 1300- AES 2010. Tento reaktor se taktéž označuje zkratkou VVER-TOI (Tipovoi Optimizirovanniy Informatizirovanniy). Technologicky se jedná se o VVER-1300/510 generace III+, což je konstrukčně upravený reaktor VVER-1200/392M. Standardně je projektován s životností 60 let (+ 20 let s možností opce). Asi dodavatelským unikátem je proklamované snížení nákladů na stavbu o 20 % oproti 1200/392M a celková doby výstavby jednoho jaderného bloku je plánována na 40 měsíců. Uvedení do provozu všech čtyř bloků by tak v ČR znamenalo období let 2025–28. Dále pro vedení a technické oddělení na výstavbu jaderných bloků ve společnosti ČEZ by zde byla i možnost kontinuálního dozoru jak nad vlastními stavebními pracemi, montáží a provozem dodaných technologií, tak i nad plánováním odstávek, řízením certifikačních testů a zkušebních protokolů, údržbou a prevencí jednotlivých komponentů v jaderné elektrárně, a to za pomoci platformy označované jako PLM (Product Lifecycle Management).
Na rozdíl od jiných stavebních společností vsadila společnost Rosatom na projektové řízení označené Multi-D, jež on-line hlídá jak pohyb strojů, osob a techniky na staveništích, tak i návazné dodávky konstrukčních dílů a sestav od externích dodavatelů a subkontraktorů. Vytvořený projekt v standardně dodávaném 3D CAD systému CATIA se interně propojí na bázi řízení projektů 3DEXPERIENCE (jehož distributorem v ČR je společnost Technodat) na databáze k CRM/ERP systémům a v rámci jednotné datové struktury je dle privilegovaných přístupů připojen na serverové systémy.
Mimo interní proprietární datový formát je možno využít i otevřenou platformu na bázi mezinárodně uznávaného protokolu AP 242XML, který dovoluje výrobcům turbín, jaderných reaktorů, čerpadel, potrubních závěsů, transformátorů, rozvaděčů, frekvenčních měničů atd. posílat 3D modely a sestavy včetně metadat do centralizované databáze.
Právě dlouhodobě vytvářené datové standardy dovolují vedení společnosti Rosatom nabídnout zákazníkům při výstavbě nových bloků jaderných elektráren nejenom velmi zajímavé finanční nabídky, ale dozorujícím orgánům na výstavbu jaderných bloků i nástroj na nepřetržitou kontrolu dohodnutých pracovních harmonogramů, technologických postupů a certifikačních procedur.
ZÁVĚR
Cílem tohoto článku bylo ukázat na unikátně zajímavou skutečnost, že přes malou rozlohu a počet obyvatel v Evropě může hrát ČR velmi významnou úlohu v prosazování energeticky úsporných opatření, vedoucích k snižování exhalací a skleníkových plynů jak v EU, tak i mimo geografický rámec naší vlasti.