Обзор. Ядерная энергетика

Ядерная энергетика вносит значительный вклад в мировое производство электроэнергии, обеспечивая 10% мирового электроснабжения в 2018 году. По состоянию на май 2019 года в мире насчитывалось 452 ядерных энергетических реактора работает в 31 стране мира общей мощностью около 400 ГВт (GW). Ядерная энергия играет гораздо большую роль в странах с развитой экономикой, где она составляет 18% от общей генерации. 
В 2018 году он обеспечил более половины электроэнергии во Франции, Словацкой Республика и Венгрия (рисунок 1). Европейский Союз получил 25% своей электроэнергии от ядерных реакторов. В Корее и США примерно 1/5 электричества производится на АЭС. В Японии атомная энергетика составляет около 5% производства электроэнергии в 2018 году. До аварии на АЭС «Фукусима» в 2011 году  доля составляла  около 30%

.

Если смотреть долю генерации АЭС в «зеленой энергетике», то на 2018 год она составляла 40% (2000 Терра ватт-час), ГЭС – 1/3 от всей зеленой генерации
За период существования ядерной энергетики (1971-2018) на АЭС в целом в мире было выработано 76 000 Терра ватт час электроэнергии, на ГЭС 60 000, а остальные суммарно менее 15000 терра ватт час
На рисунке ниже приведена динамика электрогенерации исходя из источника с 1971 года по 2018 год

В связи с резким замедлением темпов ввода в эксплуатацию ядерных реакторов в странах с развитой экономикой в последние годы средний возраст мирового парка реакторов увеличивается, несмотря на увеличение мощности в развивающихся странах (В основном в Китае). 

Большинство атомных электростанций, работающих в настоящее время в странах с развитой экономикой, были построены в 1970-х и 1980-х годах. Строительство ядерных реакторов во всем мире резко возросло в 1960-х и 1970-х годах. В пиковые годы 1974-75 гг. добавлялось более 30 ГВт в год, что эквивалентно почти 3,5% общего мирового спроса на электроэнергию Эта волна строительства привела к быстрому увеличению доли ядерной энергетики в общем объеме производства электроэнергии. К середине 1990-х годов эта доля достигла 18% во всем мире и 23% в странах с развитой экономикой.

На рисунке ниже приведена выработка по годам, а так же доля в общей генерации (правая шкала). На рисунке так же приведены значимые события в энергетике.

Средний возраст станций составляет порядка 35 лет. При этом в Китае, который только начал развивать ядерную энергетику средний возраст АЭС составляет 7 лет. Большой возраст существующих АЭС является причиной необходимости выводить АЭС из работы и ликвидировать. В ЕС большая часть будет выведена к 2035 году.

В разных странах по разному подходят к проблеме. В ряде стран выдают разрешения на продление срока эксплуатации на 10-20 лет., а в других разрешения не выдают и станции по окончания срока лицензий будут закрыты.
Так в США к 2030 году 24 ГВТ (1/4 генерации) должна получить продление или быть остановлена. У 62 ГВт к 2040 году закончатся срок разрешений. В настоящее время поданы документы регулятору по продлению ресурса 6 реакторов на срок эксплуатации 80 лет с момента постройки.

В последнее время наметилась интересная тенденция среди основных нефтяных компаний по диверсификации риска, что приводит к инвестициям в АЭС. На рисунке ниже приведена EBITDA ,полученная от АЭС нефтяными компаниями. Причем инвестиции в АЭС рассматриваются как альтернатива СПГ-проектам.

Из-за большой стоимости строительства и высоких рисков в основном АЭС принадлежат государству. Так из существующих 54 АЭС  - 47 это государственные. Основные риски строительства и эксплуатации это срыв сроком, уменьшение ст-ть э/э, удорожания строительства и уменьшение срока окупаемости по ДПМ.

Увеличение сроков строительства на 1 год приводит к удорожания в расчете на 1ГВт на 200 млн.дол.США,

10% перерасход сметы приводит к удорожания на 300 млн.дол.США на ГВт.

Динамика стоимости строительства в США и ЕС приведена на рис ниже

Стоимость э/э при продлении колеблется от 500 млн.дол.США  для 20 летнего продления срока эксплуатации АЭС до 1,1 млрд дол.США при 10 летнем продление срока эксплуатации на 1 ГВт. При этом продление срока выгодней нового строительства, но все равно уступает другим видам станций.

Динамика цен на э/э показывает падение, начиная за последние 7 лет. за исключением Англии. При этом спрос в развитых странах за последние 10 лет практически постоянен. Все это ухудшает экономику АЭС.

Из-за сильной господдрежки ускоренно растет выработка возобновляемой э/э. Наличие  низких текущих операционных расходов у возобновляемой энергетики приводит к падениям цен на э/э и делает АЭС неконкурентоспособными. Другая напасть – низкие цены на природный газ и газовой генерации (в США ст-ть выработки на газовых ТЭС упала в 3 раза), в том числе за счет развития СПГ, а так же строительства СП-1. Кроме того, чтобы привлечь покупателей прерывистой генерацией (VRE) цены снижают еще сильней. по сравнению с экономически обоснованным уровнем.

Обсуждается перевод генерации на АЭС на прерывистый режим (балансирующая или маневренная генерация), для компенсации прерывистого режима зеленой энергетики

Эксперименты французов по прерывистой генерацией на АЭС переводить не стал, размещены под катом. Бесстрашные люди. Приглушают генераторы на пару часов, когда цена низкая .а потом опять запускают.

Перспективы ядерной энергетики

Перспективы не особо радужные: старение станций в странах с платежеспособным спросом, отсутствие инвестиций в ядерную энергетику из-за замещения ее возобновляемой энергетикой.

Основные надежды ядерной энергетики это притвориться зеленой-презеленой и получать дотации. А так же преодолеть страх обывателей перед АЭС. (Интересно  - сериал Чернобыль повышает этот страх или понижает - может тут конспирология какая-то есть). Без новых инвестиций доля АЭС снизиться на 2/3 от текущего уровня, большего снижение произойдет в ЕС.

Динамика доли АЭС в общей выработке если не станут строить замещающие мощности

Если люди не одумаются, то ядерная энергетика в странах развитой экономики прекратит свое существование к 2040 году практически. А цены уже через годик другой начнут расти

Необходима госпрограмма, которая должна заключаться в субсидирование ставки и гарантированном механизме ДПМ.
Кроме того, новое направление  - это развитие АЭС малой мощности (до 300МВт – SMR) и микрогенерации до 10МВт