Energetika 21. Století co patří k všeobecným znalostem



Podobné dokumenty
Zahraniční hosté v hromadných ubyt. zařízeních podle zemí / Foreign guests at collective accommodation establishments: by country 2006*)

Počet hostů / Number of guests. % podíl / % share

Průměrná doba pobytu ve dnech/ Average length of stay. % podíl / % share

Vize přínosu členství ČR v IRC MBIR

Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti. Vyhořelé jaderné palivo současné trendy a možnosti

Chytrá energie vize české energetiky

a Program ÚJV Řež a.s. v rámci mezinárodní spolupráce I. Váša, ÚJV Řež a.s.

Česká republika v mezinárodním srovnání za rok 2009 (vybrané údaje)

Chytrá energie. koncept nevládních organizací ke snižování emisí. RNDr. Yvonna Gaillyová Ekologický institut Veronica

Chytrá energie. koncept nevládních organizací ke snižování emisí

Elektroenergetika 1. Jaderné elektrárny

Elektroenergetika 1. Jaderné elektrárny

Svět se rychle mění století bude stoletím boje o přírodní zdroje růst populace, urbanizace, požadavky na koncentraci a stabilitu dodávek energií

NÍZKOUHLÍKOVÉ ZDROJE NA ENERGETICKÉM TRHU

Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti, vyhořelé jaderné palivo - současné trendy a moznosti

AKTUÁLNÍ VÝVOJ NA FINANČNÍCH TRZÍCH

Školní aktivita Migrace a Česko Pracovní list

Příloha č. 1: Vstupní soubor dat pro země EU 1. část

Zastavit se a změnit svět. Vize, rizika a příleţitosti energetiky

Politika ochrany klimatu v České republice. Návrh Ministerstva životního prostředí České republiky

Zahraniční obchod podle zboží a zemí

Superkritická vodní smyčka SCWL

Můžeme se obejít bez jaderné energetiky? Máme na vybranou?

Otevíráme nové trhy a služby pro exportéry

TALIS - zúčastněné země

VÝVOJ MLÉČNÉHO SEKTORU V EU A VE SVĚTĚ. Josef Kučera

Změnila krize dlouhodobý výhled spotřeby energie?

Pokročilé termodynamické cykly

Aktualizace Státní energetické koncepce

Výroba elektřiny z OZE včetně předpokladu pro rok 2005, 2006 a 2010 [ERÚ]

Otevíráme nové trhy a služby pro exportéry

Česká republika v mezinárodním srovnání za rok 2010 (vybrané údaje)

Spasí nás nové generace reaktor ů?

Svět t energie. Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost Praha

Jaderná energetika. Důvody podporující v současnosti výstavbu jaderných elektráren jsou zejména:

POPULAČNÍ STÁRNUTÍ A SOCIOEKONOMICKÝ VÝVOJ VE SVĚTĚ PO ROCE Olga Sivková, PřF UK

Česko = otevřená, exportní ekonomika

Zpráva o vývoji energetiky v oblasti ropy a ropných produktů za rok 2016 Základní grafické podklady. duben 2018

Obnovitelné zdroje energie

MEZINÁRODNÍ ENERGETICKÁ ROČENKA 2013 energetika uhelné hornictví kapalná paliva plynárenství elektroenergetika statistika

Může jaderná energetika nahradit fosilní paliva?

SMR - malé modulární jaderné reaktory

Konference k vyhlášení výsledků soutěže žáků a studentů (PŘÍTECH) 23. dubna 2015 od 10 hodin

Reaktory 4. generace Vývoj a zapojení ČR

české energetiky, její

Energetika a doprava. Změna klimatu v ČR mitigace a adaptace. 17. září 2019 Poslanecká sněmovna. Sněmovní 1 Praha

Obnovitelné zdroje energie v ČR a EU

Pilotní analýza alternativních metod šetření příjezdového cestovního ruchu Prezentace hlavních výsledků. ppm factum research

Jakou roli hraje energetika v české ekonomice?

Přílohy. Příloha č. 1: Počet jaderných reaktorů ve světě (439) a rozložení dle toho, kolik let jsou v provozu.

Traces - Export živých zvířat do třetích zemí z ČR

Pavel Ripka ČVUT FEL Praha

Dlouhodobá konvergence ve Střední Evropě

STATISTIKY CESTOVNÍHO RUCHU JIŽNÍ ČECHY 2007

EUREKA aeurostars: poradenská činnost a služby pro přípravu a podávání projektů

Úvod do zachytávání a ukládání CO2 (CCS) Vít Hladík Česká geologická služba

Česká energetika a ekonomika Martin Sedlák, , Ústí nad Labem Čistá energetika v Ústeckém kraji

Tento zdroj tepla nahrazuje chemickou energii, tj. spalování např. uhlí v klasické elektrárně.

Obchodní nabídka. Poskytování IPtelefonních

Jaderná elektrárna. Osnova předmětu. Energetika Technologie přeměny Tepelná elektrárna a její hlavní výrobní zařízení

Financování VVŠ v ČR

CCS v Evropě a ve světě. Vít Hladík Česká geologická služba

Aktualizace Státní energetické koncepce České republiky

Aktualizace energetické koncepce ČR

Výsledky mezinárodního výzkumu OECD PISA 2009

JARNÍ ŠKOLA Zdravých měst

STRATEGIE SKUPINY ČEZ. Bohumil Mazač exekutivníředitel pro Business ČEZ Prodej, s.r.o.

Energetické cíle ČR v evropském

Agentura CzechInvest. Regionální kancelář pro Moravskoslezský kraj

Pavel Řežábek. člen bankovní rady ČNB. Ekonomická přednáška v rámci odborné konference Očekávaný vývoj automobilového průmyslu v ČR a střední Evropě

Úvod do veřejných financí. Fiskální federalismus. Veřejné příjmy a veřejné výdaje

CCS technologie typu pre-combustion v podmínkách České Republiky

Další poskytované online služby:

Příušnice v ČR z hlediska sérologických přehledů, kontrol proočkovanosti a epidemií

Energetické zdroje budoucnosti

SPOLEČNÁ ZEMĚDĚLSKÁ POLITIKA V ČÍSLECH

Financování VVŠ v ČR

...od STODOLY ke SVĚTOVÉ JEDNIČCE...

Oxid uhličitý, biopaliva, společnost

Seminář IBM - partnerský program a nabídka pro MSPs

Základní sazby zahraničního stravného pro rok

Real Estate Investment 2019

IMPLEMENTAČNÍ CENTRUM CIRKULÁRNÍ EKONOMIKY

Využívání nízkoemisních zdrojů energie v EU. Praha, 20. září 2010

Ceny jsou uvedeny v Kč za minutu. Účtuje se první minuta celá, dále je spojení účtováno po vteřinách. Ceník tarifů T 30 T 30 HIT T 80 T 80 HIT

Význam a vývoj automobilového průmyslu v Evropské unii

Vliv zdrojů elektrické energie na životní prostředí

Větrná energetika v číslech

Role knihoven v konceptu ehealth. Mgr. Adam Kolín ÚISK

CESTOU DO SKANZENU? ANEB CO SE CHYSTÁ V ČESKÉ ENERGETICKÉ POLITICE

Vývoj průměrných cen za odběr elektřiny v ČR - fakturace

POVEDOU CÍLE 2030 KE ZVÝŠENÍ BEZPEČNOSTI DODÁVEK ENERGIÍ? PAVEL ŘEŽÁBEK Hlavní ekonom a ředitel útvaru analýzy trhů a prognózy, ČEZ, a.s.

Hlavní změny. Švédsko vystřídalo Dánsko na přední pozici v žebříčku nejvyspělejší digitální ekonomiky za rok Bu

JADERNÁ ENERGETIKA aneb Spojení poznatků z fyziky a chemie. Jiří Kameníček

CENÍK PLATNÝ OD

Jaderná energetika pod lupou dozorného orgánu. Dana Drábová Státní úřad pro jadernou bezpečnost

PŘEDSTAVENÍ VÝROBY ELEKTŘINY

Nosné ocelové konstrukce z hlediska trvale udržitelného rozvoje ve výstavbě

Jak velká je poptávka po gymnáziích? Aproč není vyšší?

Seco. Rotační lamelové vakuové pumpy SV 1003/1005 D. Seco Suchoběžné řešení. Kompaktní a výkonná.

Transkript:

Energetika 21. Století co patří k všeobecným znalostem M. Hron, F.Pazdera Ústav jaderného výzkumu Řež a.s. 1. Úvod - harmonický rozvoj světa Historie lidstva, je historií válek, historií vzniku a zániku impérií. Je dnešní realita pokračováním historie, nebo jsme na cestě přechodu k harmonické společnosti: o Války byly vedeny z mnoha různých důvodů, základním předpokladem pro existenci válek jsou však velké ekonomické rozdíly mezi regiony a nedostupnost některých komodit, o Sjednocování Evropy do jednoho celku s vyrovnanou a dostačující životní úrovní je předpokladem míru v Evropě, o Probíhající globalizace v celosvětovém měřítku povede k ekonomickému růstu v akových regionech s velkou populací, jako je Čína, Indie atd. o Globalizace bude mít za následek vznik řady superstátů schopných za určitých podmínek řídit harmonický rozvoj světa (opačný vývoj znamená lokální konflikty mezi těmito superstáty na cizích teritoriích, tajnou podporu teroristických aktivit až po případný globální konflikty mezi některými superstáty) Tento přechod ohrožuje nezajištění trvalé udržitelnosti rozvoje zejména v chudých zemích, ten však závisí na schopnosti zajistit dostatek: o Potravin o Vody o Energie o Sociálních potřeb o Přijatelné životní prostředí 161

Zajištění dostatku energie za přijatelné náklady a s přijatelným vlivem na životní prostředí je základním předpokladem naplnění ostatních položek. Naplnění tohoto cíle musí vycházet z objektivního poznání a ověřených znalostí, a to je možno zajistit v demokratické společnosti pouze poskytnutím vzdělání v této oblasti co největšímu počtu lidí. Náhrada poznání emocemi vede k fundamentalismu a zárodku konce demokracie. Kvalitní vzdělání je základním předpokladem udržení demokracie. 2. Trvale udržitelný rozvoj Trvale udržitelný rozvoj je zaklínadlo mnoha hnutí, vedoucí někdy až k požadavku na revoluční změny a návrat k pravěku. Tato cesta je nereálná. Druhým extrémem jsou tvrzení, že příroda a přirozený vývoj společnosti vyřeší tento problém sám. I toto tvrzení je nebezpečné a dosavadní zkušenosti potvrzují, že neřešení těchto problémů může mít nedozírné následky. Pravděpodobně nejlepší definicí trvale udržitelného rozvoje je Rio deklarace převzatá z Brundtlandovy komise definující trvale udržitelný rozvoj jako: development that meets the needs of the present generation without compromising the ability of future generations to meet their own needs [1] (rozvoj uspokojující potřeby současné generace bez omezení schopnosti budoucích generací uspokojovat jejich potřeby). Koncepce trvale udržitelného rozvoje Sustainable Development Sustainable Development: Societal and social objectives Economical Social dimensions Economy: Transformation-process for satisfaction of needs for goods and services Natural resources and assets 162

3. Trvale udržitelný rozvoj - energetika Jakým způsobem aplikovat trvale udržitelný rozvoj na oblast energetiky: Hodnocení životního cyklu je jediným správným přístupem ke koncepčnímu hodnocení jednotlivých alternativ dodávek energie. Toto hodnocení musí zahrnovat vlivy na: o Zdroje o Zdraví o Životní prostředí A musí zahrnovat nejen přímé vlivy na zdroje a životní prostředí z výstavby, provozu a vyřazení z provozu energetických zařízení, ale též všech předcházejících a následných procesů v energetickém řetězci. V úvahu je též nutno vzít dosažený technický rozvoj vytvářející prostor pro další využití energetických zdrojů budoucími generacemi. Příklad: Jak lze technologickým vývojem zvýšit parametr udržitelnosti jaderné energie: Stávající využití uranu: Pro roční výrobu elektřiny v reaktoru VVER 1000 (1000 MWe) s ročním využitím 0,85%: Vytěžený uran - 167 t U (99, 3% U238, 0,7 % U235) Obohacení na 3,6 % U 238-23 t pro palivo, 144 t ochuzený uran (0,25 % U235) Spálení v reaktoru ve vyhořelém palivu 21,9 t uranu (0,8 % U235) a 0,4 t Pu239) Vyrobeno 7,446 TWh elektrické energie, spáleno 0,8 t U235. Komerčním zvládnutím rychlých reaktorů produkujícího na 1 spálený atom Pu 239 více P239 z U238, lze využít všechen zbytkový U238, U235 a Pu239 na skladech v ochuzeném uranu a vyhořelém palivu. Výrobou 7,4 TWh ve stávajících reaktorech je připraveno ve skladech pro budoucí generace palivo pro výrobu 1689,5 TWh elektřiny v budoucnu v technologii vyvinuté pro budoucí generace. 163

Palivový cyklus reaktoru VVER 1000 Uhelná elektrárna Elektrický výkon: MWe 1000 Elektrický výkon: MWe 1000 Účinnost 33,0% Účinnost 35,0% Teplný výkon MW 3030 Teplný výkon MW 2857 Koeficient využití 85,0% Koeficient využití 85,0% Vyrobená elektřina TWhel. 7,446 Vyrobená elektřina TWhel. 7,446 Vyrobená teplo TWh 22,564 Vyrobené teplo TWh 21,274 Palivo Palivo Vytěženo tu 166,9 % U 235 0,715% Vytěženo t uhlí 5 105 829 Obohaceno tu 23,2 % U 235 3,600% Výhřevnost kj/kg 15 000 Ochuzený odpad tu 143,7 % U 235 0,250% Výhřevnost TWh/t 4,17E-06 Vsazeno na rok do rektoru: tu 23,2 % U 235 3,600% Přepočet kj/kg na TWh/t [TWh/t]/kJ/kg] 3,60E+09 Vyjmuto z reaktoru ve vyhořelém palivu Emise Obohacený uran tu 21,889 % U 235 0,804% Emise CO2 t CO2 18 721 371 Plutonium tpu 0,440 % Pu 239 0,715% Emise CO2 t CO2/TWh el. 2 514 286 Na výrobu 7,446 TWh el. spotřebováno CO 2 daň EUR/t CO 2 10 tu 0,834 U 235 CO2 daň EUR/t CO2 60 tu/twh el. 0,112 CO 2 daň 10 - navýšení ceny za kwh Kč/KWh 0,75 CO2 daň 60 - navýšení ceny za kwh Kč/KWh 4,53 Potencilání energie ve skladech: TWhel. Násobek vyrobené V ochuzeném reaktoru 1490,1 200 Atomová hmotnost C 12 Ve vyhořelém palivu 199,4 27 Atomová hmotnost O 16 Na výrobu 7,446 TWh el. spotřebováno t uhlí 5 105 829 Celkem 1689,5 227 t uhlí/twh el. 685 714 4. Klimatické změny Potenciální klimatické změny z lidské činnosti začínají být celosvětovou hrozbou. Jednou z největších hrozeb jsou emise skleníkových plynů vznikajících spalováním fosilních paliv v: o Energetice, o Dopravě, o Průmyslu a vytápění. Klimatickými změnami se již zabývají nejenom odborníci ale i prezidenti světových velmocí. Program USA toho je příkladem [3]. Uwww.climatescience.gov, HTwww.usgcrp.govTH V Evropě již existuje direktiva na obchodování s limity COB2B a uvažuje se zavedením daně. Odhadované výše jsou: o 2010 10 EUR /t COB2B o 2010 60 EUR /t COB2 A Conceptual Matrix 164

Příklad: Jak lze uložit COB2B do oceánů? Ukládání CO 2 do oceánů Do jaké hloubky a pod jakým tlakem je tř eba č erpat CO 2 CO 2 kritický tlak M PA 7,381 kritická teplota o C 31,04 hustota v kritickém stavu kg/m 3 468 Potř ebný tlak M PA 7,381 Hloubka poč ítána pro teplotu 31 o C, pro teplotu 4 o C bude hloubka odpovídajícně menší Potř ebná hloubka m 738,1 Jaký objem bude zaujímat CO2 potř ebný k výrobě 7,444 TW h elektř iny Emise CO 2 t C O 2 18 721 371 Objem kapalného plynu v moř i m 3 40 002 930 Plocha vrstvy o tloušť ce 10 m km 2 4,00 5. Světová energetika Energetika je jedním z klíčových celosvětových problémů, nejdůležitějšími aspekty jsou: o Emise COB2B o Strategická nezávislost na zdrojích z rizikových oblastí o Postupné vyčerpávání zdrojů fosilních paliv Tyto problémy jsou analyzovány a jsou připravovány nové energetické strategie jak celosvětově [4, 5 ], tak v USA [6 ], EU [7, 8, 9 ] a dalších zemích a regionech. 165

Ukazatele průmyslových států za rok 1996 Ukazatele rozvojových států za rok 1996 Pořadí Stát Počet obyvatel PPP/ob. Spotřeba Spotřeba elektřiny PEZ Pořadí Stát Počet obyvatel PPP/ob. Spotřeba elektřiny Spotřeba PEZ mil. USD/ob. kwh/ob. kgoe/ob. 1 USA 265,28 28020 12980 8044 2 Ruská federace 147,74 4190 5588 4525 3 Japonsko 125,76 32420 8074 3661 4 SRN 81,91 21110 6582 4087 5 Spoj. Království 58,78 19960 6232 3936 6 Francie 58,38 21510 7518 3922 7 Itálie 57,38 19890 4870 2817 8 Ukrajina 50,72 2230 3482 3029 9 Španělsko 39,26 15290 4384 2242 10 Polsko 38,62 6000 3540 2617 11 Kanada 29,96 21380 17455 7703 12 Rumunsko 22,61 4580 2744 1880 13 Austrálie 18,31 19870 9820 5861 14 Nizozemí 15,52 20850 6143 5627 15 Jugoslávská FR 10,57 3685 1045 16 Řecko 10,48 12730 4617 2381 17 Česká republika 10,32 10870 5948 3988 18 Bělorusko 10,30 4380 3119 2216 19 Maďarsko 10,19 6730 3624 2564 20 Belgie 10,16 22390 7899 5054 21 Portugalsko 9,93 12450 3533 1610 22 Švédsko 8,84 18770 16421 4782 23 Bulharsko 8,36 4280 4991 2582 24 Rakousko 8,06 21650 6882 3052 25 Švýcarsko 7,07 26340 7735 3226 26 Izrael 5,69 18100 5678 2701 27 Slovensko 5,34 7460 5386 3032 28 Dánsko 5,26 22120 7528 3209 29 Finsko 5,13 18260 15515 5397 30 Chorvatsko 4,77 4290 2861 1510 31 Norsko 4,38 23220 23830 3332 mil. USD/ob. kwh/ob. kgoe/ob. 1 Čína 1215.41 3330 891 709 2 Indie 945.12 1580 459 197 3 Indonésie 197.06 3310 368 460 4 Brazílie 161.37 6340 2026 670 5 Pákistán 133.51 1600 407 253 6 Bangladéš 121.67 1010 103 76 7 Nigérie 114.57 870 129 96 8 Mexiko 93.18 7660 1754 1413 9 Vietnam 75.36 1570 217 149 10 Filipíny 71.90 3550 502 306 11 Irán 62.51 5360 1180 1273 12 Turecko 62.70 6060 1555 890 13 Thajsko 60.00 6700 1570 1037 14 Egypt 59.27 2860 801 560 15 Etiopie 58.23 500 27 17 16 Korejská rep. 45.55 13080 5022 3113 17 Česká republika 10.32 10870 5948 3988 Regionální nerovnováha mezi spotřebou a ložisky zemního plynu- mezinárodní obchod 166

Spotřeba elektřiny na obyvatele v zemích EU (1990-2000) ve srovnání s ČR a USA Švédsko Finsko Lucembursko Belgie Francie Rakousko Nizozem í Dánsko Německo Anglie Irsko Česká republika Španělsko Itálie Řecko Portugalsko Průměr EU USA 7 515 7 440 6 950 7 440 6 470 6 345 6 375 6 190 6 325 6 220 6 050 5 923 5 690 5 430 5 310 5 190 5 093 4 949 4 945 4 625 4 830 4 660 4 080 4 020 3 770 3 725 6 120 5 925 12 100 12 040 13 000 13 000 15 200 14 920 14 600 14 500 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000 14 000 16 000 kwh/obyvatele 2000 1999 NUCLEAR SHARE OF ELECTRICITY GENERATION 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% France Lithuania Belgium Bulgaria Slovakia Sweden Ukraine Kore, Rep. of Hungary Slovenia Armenie Sw itzerland Japan Finland Germany Spain United Kingdom Taiwan Czech Republic United States Rus sia Canada Romania Argentina South Africa Mexico Nethe rlands India Brazil China Palistan Iran 47,12% 47,02% 46,80% 43,77% 42,84% 38,30% 37,18% 36,36% 36,03% 34,65% 33,05% 31,21% 30,99% 28,87% 25,32% 20,77% 19,80% 14,41% 12,44% 10,60% 9,04% 7,08% 5,21% 4,02% 2,65% 1,25% 1,15% 0,12% 57,74% 75,00% 73,11% Podíl jaderné energetiky na světové produkci elektřiny 167

6. Perspektivy světové energetiky Vztah reálného GDP/ob. (PPP/ob.) a spotřeba elektřiny v roce 1996 - průmyslové státy 25 1$/kWh 1,5$/kW 20 2$/kWh [MWh/ob.] 15 10 ČR 3$/kWh 5 4$/kWh 0 0 5 10 15 20 25 30 35 PPP/ob. [tis.$/ob.] Úkolem světové energetiky je vyrovnat se s: o Omezit závislost na dodávkách surovin z nestabilních oblastí o Prudkým nárůstem cen ropy a zemního plynu o Emisemi COB2B Postupně krystalizují následující opatření: o Nahradit ropu a zemní plyn v domácnostech jiným nosičem, neboť distribuované spalování ropy a zemního plynu neumožňuje se vyrovnat s emisemi COB2B a navíc tyto zásoby budou vyčerpány v první řadě o Připravuje se nasazení vodíkových technologií (vodík je však pouze nosič energie, neřeší otázku její výroby a zajištění zdrojů) o Vyvinout technologie umožňující využití vodíku (palivové články a spalovací motory) o Připravit obecně přijatelné a cenově dostupné technologie výroby elektřiny a vodíku k nasazení po roce 2020 (krystalizují následující klíčové technologie): o Jadernou energetiku o Čisté uhlí o??? 168

o Připravit jadernou fúzi ke komerčnímu nasazení do roku 2100. o Vyjma toho je třeba zvyšovat úsporná opatření v používání energií a v maximální míře využívat cenově výhodných energetických zdrojů kde je to možné. 7. Vodíková ekonomie Hydrogen a «U.S. Vision»? [10, 11] 169

P (-252 C) P P P P P P Vlastnosti vodíku LHV H2 10 800 kj/nmp 3 CH4 35 790 kj/nmp 3 UHV ρ (gas) ρ (liquid) 12 770 kj/nmp 3 39 850 kj/nmp 141 890 kj/kg 55 660 kj/kg 0.090 kg/nmp 70.9 kg/mp 3 3 0.716 kg/nmp 430 kg/m3 (-162 C) Ignition limits 4 tot 75 vol % in air 5 tot 15 vol % Laminar flame speed ~ 250 à 300 cm/s ~ 35 à 45 cm/s 3 3 Výroba vodíku electrolysis of H2O η ~ 70 % - electricity from renewables - electricity from nuclear plants (fission & fusion) reforming of CH4 (or other fossil fuels): especially for fuel cells gassificatie of coal or biomassa - syngas CO, CHB4B, HB2B - with steam supply (high T) => CO + CHB4B HB2B (low T) CO => + Thermal-chemical splitting of water COB2B HB2B * direct cracking 2 HB2BO => 2 + HB2B * by means of catalysts OB2B T ~ 2500 C Ca BrB2 B+ 2 H2O => Ca (OH)B2B + 2 H Br 730 C Hg + 2 H Br => Hg + 250 C BrB2B HB2B Hg BrB2B + Ca (OH)B2B => Ca BrB2B + Hg O + HB2BO 200 C Hg O => Hg + ½ 600 C OB2B HB2BO => HB2B combined with photosynthesis photobiological route + ½ OB2BBy biological means; through bacterial action 170

8. Čisté uhlí Rozvoj konvenčních uhelných elektráren 171

Kombinovaný (paroplynový) cyklus na zemní plyn Projekty tepelných elektráren se superkritickými parametry páry 172

Snížení emisí COB2 Bnahrazením starých uhelných elektráren moderními uhelnými a plynovými elektrárnami 9. Jaderná energetika Jaderná energetika: NUCLEAR POW ER STATUS AROUND THE W ORLD REACTORS IN OPERATION REACTORS UNDER CONSTRUCTION NO. OF UNITS TOTAL NET MW E NO. OF UNITS TOTAL NET MW E Argentina 2 935 1 692 Arm enie 1 376 Belgium 7 5 712 Brazil 2 1 885 Bulgaria 6 3 538 Canada 14 9 998 China 3 2 167 7 5 420 Czech Republic 6 3 481 Finland 4 2 656 France 59 63 103 G erm any 19 21 122 Hungary 4 1 729 India 14 2 503 Ira n 2 2 111 Japan 53 43 691 4 4 515 Kore, Rep. of 16 12 990 4 3 820 Lithuania 2 2 370 M exico 2 1 308 Netherlands 1 449 Palistan 2 425 Rom ania 1 650 1 650 Russia 29 19 843 3 3 375 South Africa 2 1 842 Slovakia 6 2 408 2 776 Slovenia 1 632 Spain 9 7 470 Sw eden 11 9 432 Sw itzerland 5 3 079 Taiw an 6 4 884 2 3 820 United Kingdom 35 12 968 Ukraine 13 11 207 4 3 800 United States 104 97 145 W O RLD TO TAL 439 351 998 30 28 979 Současný stav jaderné energetiky ve světě o Generace IV [12, 13] o Jaderné elektrárny k nasazení do roku 2010 [14, 15]Palivový cyklus [16, 17] 173

Dlouhodobá strategie rozvoje jaderné energetiky Role jaderné energetiky Jaderná energetika USA v roce 2010 ve státní energetické politice USA 174

Které koncepty vybrány pro další vývoj? 6 vybraných z 94 navržených Jaderně energetické systémy IV. Generace (jaderná energetika pro nové století) Otevřený a částečně otevřený (MOX) palivový cyklus : Velmi-vysokoteplotní plynem chlazený reaktor VHTR Superkritický lehkovodní reaktor - SCWR Sodíkem chlazený rychlý reaktor - SFR Olovo-vizmutem chlazený rychlý reaktor - LFR Plynem chlazený rychlý reaktor - GFR Tekutými solemi chlazený rychlý reaktor - MSR Různé koncepty budou přednostně vyvíjeny v různých zemích Velikost Large Monolit LFR* MSR SFR* SCW * Range of Mid- GFR VHT R Small Modul LF Produkty Palivový cyklus Electricity Productio Bot Hydrogen Productio Once- Through Eithe Actinide Managemen SCWR SFR GFR LFR MSR 500 C Outlet Temperature VHTR 1000 C VHT SCW GFR LFR MSR SFR 175

Portfolio systémů IV. Generace Superkritický lehkovodní reaktor -SCWR Charakteristiky chladivo-h2o při superkritických podmínkách 500 C výstupní teplota 1700 MWe Zjednodušený sekundární systém Výhody Účinnost téměř 45% s vynikající ekonomikou Tepelné nebo rychlé spektrum neutronů Charakteristiky Chladivo He >1000 C výstupní teplota 600 MWe Grafitové bloky jako GT-MHR Výhody vysoká účinnost Výroba vodíku Výroba procesního tepla Vysoká úroveň pasivní bezpečnosti Velmi-vysokoteplotní plynem chlazený reaktor - VHTR 176

Sodíkem chlazený rychlý reaktor- SFR Charakteristiky chladivo Na 150 to 500 MWe Kovové palivo pyro processing / MOX palivo s pokročilým přepracováním Výhody Spotřeba aktinidů z LWR Charakteristiky Pb or Pb/Bi chladivo 540 C to 750 C výstupní teplota 120-400 MWe 15-30 let životnost AZ Výhody distribuovaná výroba el. energie Vodík a pitná voda Kazetová AZ, oblastní přepracování Vysoká pasivní bezpečnost Odolnost proti zneužití jaderných materiálů Olovem chlazený rychlý reaktor LFR 177

Plynem chlazený rychlý reaktor Charakteristiky Chladivo He (S-CO2) 850 C výstupní teplota přímý cyklus, Brayton účinnost 48%? 600 MWBthB/288 MWBeB Několik možností paliva a konfigurací AZ Výhody Minimalizace odpadu a efektivní využití suroviny potenciál nízké kapitálové náročnosti Reaktor s kapalným palivem a chladivem na bázi roztavenýcvh fluoridových solí - MSR Charakteristiky palivo: tekuté Li, Be, Th a U fluoridy 700 C Texit 1000 MWe Nízký tlak (<0.5 MPa) & vysoká T (>700 C) Výhody Nízký zdrojový člen díky on-line přepracování Minimalizace odpadu a efektivní využití suroviny 178

SPCWR proč? Významné zjednodušení oproti PWR a BWR Kompaktnější systém (malý specifický objem) Eliminace recirkulačního systému a separace páry (oproti BWR) Eliminace parogenerátoru oproti PWR Vysoká účinnost (44% versus 33%) Lepší ekonomika! Zdokonalený palivový cyklus minimalizující ukládání štěpitelných materiálů 179

P cyklus P v P => P + P + P = P 7000 Electrical generating capacity, GWe 6000 5000 4000 3000 2000 1000 TOTAL Open cycle LWR Closed cycle LWR 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Year Perspektivní scénář růstu jaderně energetické kapacity bez rychlých reaktorů (uváženy potenciálně levnější uranové reservy přibližně 10 miliónů tun) 7000 Electrical generating capacity, GWe 6000 5000 4000 3000 2000 1000 TOTAL NUCLEAR FAST REACTORS (U-Pu) THERMAL REACTORS 235 U (Th - 233U) 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Year Perspektivní scénář růstu jaderně energetické kapacity s rychlými reaktory (uváženy potenciálně levnější uranové reservy přibližně 10 miliónů tun) 10. Jaderná fúze Popis technologie V současné době B1BDP V budoucnu snad také B1BDP 2 P+ B1BDP 2 2 P+ B1BTP Tritium je získáváno ozařováním B3BLiP 3 B2BHeP nebo B1BDP 6 4 2 B0BnP 1 B2BHeP přírodní směsi s B3BLiP7 17.6 MeV Plazma musí být ve stavu charakterizovaném vysokou hodnotou Loschnitova čísla (ntt) Plazma je stlačována magnetickým polem 3 180

Dva nejznámější systémy: Tokamak a Stellarator Také inertní fúze Ukázka různých versí termojaderného zařízení typu Tokamak 11. Závěr Energetika z celosvětového pohledu: Emise CO2 Strategická nezávislost na zdrojích z rizikových oblastí Postupné vyčerpávání zdrojů fosilních paliv Z pohledu ČR - prosperita ČR závisí na: Ceně pracovní síly (poroste) Kvalitě pracovní síly (vzdělanosti) Surovinových zdrojích (nejsou) Ceně energií Český průmysl má dostatek zkušeností, aby sehrál důstojnou roli v energetice 21. Století [20]. Vliv veřejného mínění a politiků má často negativní vliv na rozhodovací procesy: Potřebujeme plošnou vzdělanost v technických vědách Schopnost komunikace technické inteligence mezi sebou a politiky, novináři a obyvatelstvem pro ně srozumitelným způsobem, umožňujícím udělat si vlastní názor Základní úkol školství je naučit studenty chápat základní principy techniky a jednoduchá kvantitativní ocenění. 181

Literatura [1] ALFRED Voß: Energy in a sustainable development perspective. University of Stuttgart. [2] Strategic Plan for the U.S. Climate Change Science Program. A Report by the Climate Change Science Program and the Subcommittee on Global Change Research. [3] F.Pazdera, F.Klik: Jaderná energetika (Klady a rizika v ČR, výhledy, ukládání paliva). Seminář Elektroenergetika a životní prostředí, Brno 25. září 2001. [4] F.Pazdera, F.Klik: Jaderná energetika (Klady a rizika v ČR, výhledy, ukládání paliva). Seminář Elektroenergetika a životní prostředí, Brno 25. září 2001. folie. [5] Reliable, Affordable, and Environmentally Sound Energy for America s Future. Report of the National Energy Policy Development Group. May 2001. [6] World Energy, Technology and Climate Policy Outlook (WETO). EC EUR 20366, 2003. [7] GREEN PAPER. Towards a European strategy for the security of energy supply. EC, November 2001.GREEN PAPER. Towards a European strategy for the security of energy supply. Brief presentation. 29 November 2000. Toward a More Secure and Cleaner Energy Future for America. NATIONAL HYDROGEN ENERGY ROADMAP. PRODUCTION DELIVERY STORAGE CONVERSION APPLICATIONS PUBLIC EDUCATION AND OUTREACH. Based on the results of the National Hydrogen Energy Roadmap Workshop, Washington, DC, April 2-3, 2002 November 2002. DOE. [10] Toward a More Secure and Cleaner Energy Future for America. A NATIONAL VISION OF AMERICA'S TRANSITION TO A HYDROGEN ECONOMY TO 2030 AND BEYOND. Based on the results of the National Hydrogen Vision Meeting, Washington, DC, November 15-16, 2001. February 2002, DOE. [11] A Technology Roadmap for Generation IV Nuclear Energy Systems. December 2002. Issued by the U.S. DOE Nuclear Energy Research Advisory Committee and the Generation IV International Forum. Hejzlar, Massachusetts Institute of Technology. Současný stav výzkumu a vývoje reaktorů 4. generace. Seminář ÚJV, Rez 3. 12. 2002. [13] A Roadmap to Deploy New Nuclear Power Plants in the United States by 2010. Volume I Summary Report. Prepared for the United States Department of Energy 182

Office of Nuclear Energy, Science and Technology and its Nuclear Energy Research Advisory Committee Subcommittee on Generation IV Technology Planning. October 31, 2001. [14] A Roadmap to Deploy New Nuclear Power Plants in the United States by 2010. Volume II Main Report. Prepared for the United States Department of Energy Office of Nuclear Energy, Science and Technology and its Nuclear Energy Research Advisory Committee Subcommittee on Generation IV Technology Planning. October 31, 2001.Professor V.I. Ratchkov, MINATOM, Nuclear Power Development Strategy of RUSSIA. EAES combined meeting 2001, NIDA, LITHUNIA, 26-30 May 2001. [16] Generation-IV Roadmap. Report of the Fuel Cycle Crosscut Group. March 18, 2001. [17] The Nuclear Energy Future The Nuclear Energy Future William D. Magwood, IV, Director Office of Nuclear Energy, Science and Technology U.S. Department of Energy. June 2, 2003. Presentation at the 2003 American Nuclear Society Annual Meeting San Diego, California. [18] Report to Congress on Advanced Fuel Cycle Initiative: The Future Path for Advanced Spent Fuel Treatment and Transmutation Research. January 2003. Prepared by Office of Nuclear Energy, Science, and Technology. U.S. Department of Energy. [19] František Pazdera, František Klik, Nuclear Research Institute Řež plc: Contribution of Czech Research to Nuclear Energy Development. 17th International Conference on STRUCTURAL MECHANICS IN REACTOR TECHNOLOGY, Prague, Czech Republic, August 17-22, 2003. 183

184