Jak stárnout ve zdraví

Czech nuclear power plants are being prepared for 80 years of operation through continuous investment, modernisation, digitalisation, advanced diagnostics and longer fuel cycles.

Je docela obtížné orientovat se v nejrůznějších scénářích, které spatřily světlo světa v posledních desetiletích a pokoušely se odhadnout, co jednou bude. Například při zadání otázky na předpokládanou výrobu a spotřebu elektřiny v roce 2050 dostáváme v průběhu let různé odpovědi. Těžko to někomu vyčítat, situace se stále mění a občas se mění i zadání.

Všem scénářům je ovšem společné jedno: očekávají, že poptávka po energii ve sledovaných letech poroste a odpovědět na ni dokáže z hlediska dnešních možností pouze expanze obnovitelných zdrojů a renesance jádra. Liší se pouze tempo dekarbonizace a prostor, který se očekává pro uplatnění zemního plynu, který má být postupně vystřídán vodíkem.

ELEKTRIFIKACE POKRAČUJE

Proč má ovšem spotřeba dále růst, když se tolik snažíme snížit energetickou náročnost, budovat zcela nové, energeticky úsporné typy domů a všechno digitalizovat? Na to určitě umí odpovědět umělá inteligence, k jejímuž zdárnému rozvoji je však třeba vytvářet a skladovat enormní objemy nejrůznějších dat. Vždyť už dnes se podle Mezinárodní energetické agentury spotřeba datových center podílí na celkové spotřebě elektřiny ve světě 1,5 %, a tento podíl dál roste. Do roku 2030 by se měl rovnou zdvojnásobit. Po celém světě se má poptávka po elektřině související s datacentry zvyšovat v průměru o 17 % ročně, v USA dokonce o 25 %. Spotřebu elektřiny táhne rozvoj výpočetně náročných aplikací a trénování modelů umělé inteligence, velká část energie zároveň kromě napájení samotných serverů padá na nepřetržitý provoz a chlazení objektů.

A to se nezmiňujeme o elektromobilech! Ušetříme benzin, naftu či plyn, ale budeme muset vyrobit mnohem více elektřiny. Otázkou je, z jakého zdroje.

ČESKÉ JADERNÉ VYHLÍDKY

Zdrojová přiměřenost označuje schopnost elektroenergetického systému spolehlivě pokrýt poptávku po elektřině ve všech okamžicích. Zatímco v současnosti je tuzemská výroba pro běžnou spotřebu stále ještě dostatečná a zůstáváme exportérem elektřiny, výhledy provozovatele přenosové soustavy ČEPS varují před riziky spojenými s rychlým odklonem od uhlí. A také upozorňují, že před plánovaným spuštěním nových jaderných bloků může být nutné elektřinu dočasně dovážet.

Podle slov člena představenstva a ředitele divize jaderná energetika ČEZ Bohdana Zronka se ale růst výroby elektřiny, vyvolaný poptávkou, trvale zrychluje. Na setkání s novináři to shrnul slovy „dekarbonizace rovná se elektrifikace“. A tak zatímco sledujeme útlum výroby elektřiny v uhelných elektrárnách, dál roste význam stabilních bezemisních zdrojů – a na obzoru není jiná volba než obnovitelné zdroje a jaderné elektrárny.

Nejenže se připravují nové jaderné zdroje, a to i v zemích, které to dosud odmítaly, ale důležité je také prodloužit provoz stávajících jaderných elektráren. V České republice jsou to Dukovany a Temelín. Není náhodou, že právě nyní společnost ČEZ oznámila záměr provozovat tyto zdroje až 80 let, tedy zhruba dvakrát déle, než s čím se počítalo při jejich výstavbě. Pro ČEZ není tento záměr žádnou novinkou, do českých jaderek plánuje trvale investovat 10–12 miliard korun ročně. Investice se zaměřují na obnovu technologických celků, modernizaci řídicích systémů, diagnostiku a posilování bezpečnostních prvků. Část ale jde také na vývoj a pořízení jaderného paliva.

Už v minulých letech se díky modernizacím zařízení v Dukovanech i Temelíně podařilo bezpečně zvýšit výkon obou těchto elektráren. České jaderné zdroje mají dnes o přibližně 500 MW vyšší výkon než v době svého uvedení do provozu. Jako kdyby přibyl jeden dukovanský reaktor. I díky tomu naše jaderné elektrárny loni obstaraly 42 % elektřiny vyrobené v České republice. Jejich produkce stoupla meziročně o 8 % a dosáhla rekordních 32,1 TWh.

3D tisk nachází uplatnění i v českých jaderných zdrojích

Zdroj: ČEZ

NEZESTÁRNOU NÁM?

Jaderná elektrárna Dukovany je první provozovanou jadernou elektrárnou v České republice a její roční výroba elektrické energie se pohybuje okolo 15 TWh, což představuje asi pětinu české spotřeby elektřiny. V rámci zvyšování účinnosti a využití výkonových rezerv se instalovaný výkon zvýšil z původních 4 × 440 MW na současných 4 × 512 MW. Jednotlivé dukovanské bloky byly uvedeny do provozu v letech 1985 až 1988. Mohou tak vydržet minimálně do roku 2065. V Temelíně byl první blok spuštěn v roce 2000 a druhý 2001, takže životnost mohou mít až do roku 2080.

Prodloužení provozu jaderné elektrárny je v podstatě nejlevnější způsob, jak zajistit potřebný výrobní zdroj. Do zajištění osmdesáti let provozu se nicméně musí trvale investovat. V českých jaderkách se začalo s využitím projektových rezerv a modernizací řídicích systémů. Prodlužuje se také palivový cyklus, v Dukovanech je od roku 2024 šestnáctiměsíční a v Temelíně se letos protáhne na osmnáct měsíců. To by ovšem zdaleka nestačilo. „Až osmdesátiletý provoz jaderných elektráren není jednorázové rozhodnutí. Je to výsledek dlouhodobé práce založené na pravidelném hodnocení stavu zařízení, rozsáhlých modernizačních programech a zajištění plnění bezpečnostních požadavků. Součástí celého příběhu jsou přitom nové technologie, které aplikujeme nebo i sami vyvíjíme,“ říká Bohdan Zronek.

Každým rokem ČEZ zavádí v souvislosti s dlouhodobým provozem svých jaderek více než dvacet technologických novinek. Jsou to rozsáhlé digitální aplikace a modely, online diagnostika a řízení, umělá inteligence, automatizované kontroly, robotické technologie, 3D tisk nebo nové metody oprav a renovací materiálů.

Jedním z nejviditelnějších trendů posledních let je rozsáhlá digitalizace provozu. „Máme detailní digitální modely klíčových technologických systémů i stavebních objektů, takže můžeme přesně plánovat údržbu a modernizace, nebo sledovat stav zařízení v reálném čase. V podstatě jsme úplně odstranili papír. Na druhou stranu ale neměníme princip, že konečné rozhodnutí a odpovědnost nese kvalifikovaný odborník. Nové technologie jsou nástrojem podpory lidí, nikoli jejich náhrada,“ vysvětluje Miroslav Choura, exekutivní manažer IT jaderné divize Skupiny ČEZ. To platí i v případě umělé inteligence. Operátorům pomáhá například optimalizovat nastavení pomocných systémů nebo vyhodnocovat data.

V EVROPĚ JSME NAPŘED

Problematika dlouhodobého provozu není specificky českým tématem, řeší ji většina vyspělých jaderných zemí. Česká republika není sice světovým rekordmanem v délce provozu jaderných elektráren, ale patří mezi země s nejkonzistentnějším přístupem k jejich dlouhověkosti. Zatímco některé státy řeší prodloužení životnosti formou jednorázových investičních kampaní, v Dukovanech i Temelíně probíhají modernizace, výměny zařízení a bezpečnostní vylepšení průběžně po celou dobu provozu. „Díky tomu je ČR považována v této oblasti za jednu z nejlépe připravených zemí v Evropě,“ říká Petr Šuleř, vedoucí jaderné komunikace ČEZ.

Průměrný věk provozovaných bloků na světě činí zhruba 33–34 let. Největší část světové flotily se dnes ovšem nachází ve věkové kategorii 38–45 let. V Evropě dosahuje průměrné stáří provozovaných bloků přibližně 36,7 roku. Jaderná elektrárna Dukovany tak svým stářím kolem čtyřiceti let evropský průměr mírně převyšuje, zatímco Temelín patří na kontinentu mezi relativně mladé jaderné elektrárny.

K prodlužování provozu jaderných elektráren se ve světě přistupuje různě. Například v USA mají licenční systém, v němž regulační úřad schvaluje prodloužení licence o 20 let, přičemž původní licence byly většinou vydávány na 40 let. Mnoho amerických elektráren tak má dnes licenci na 60 let, ale několik bloků už získalo povolení až na 80 let provozu – známým příkladem jsou bloky elektrárny Turkey Point na Floridě.

„Evropský přístup je trochu odlišný. Licence se zpravidla neobnovují na pevně stanovené období jako v USA,“ říká Šuleř. Klíčovým nástrojem jsou tzv. periodická bezpečnostní přezkoumání, která probíhají zpravidla každých 10 let. Provozovatel musí prokázat, že elektrárna odpovídá aktuálním bezpečnostním standardům, nikoli standardům platným v době výstavby. S dlouhodobým provozem (70–80 let) dnes počítají Francie, Finsko, Švýcarsko, Česká republika a řada dalších evropských zemí tuto možnost posuzuje.