Porovnání energetických zdrojů z hlediska vlivu na životní prostředí a minimalizace rizik

Martin RuščákCentrum výzkumu Řež

Konference JADERNÁ ENERGETIKA A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Praha, 19.6.2012

CVŘ stručně

•Založeno 2002, VaV organizace zaměřena na vývoj technologií v energetice

•Člen Skupiny ÚJV

Vizí společnosti Centrum výzkumu Řež s.r.o. je:

Být silnou, ekonomicky nezávislou výzkumnou a vývojovou organizací působící v oboru energetiky.

Aktivity vedoucí k tomuto cíli je možno formulovat takto:

•orientovat se zejména na aplikační výzkum a vývoj,

•disponovat moderní infrastrukturou a kvalitní a konsolidovanou personální základnou,

•mít vazby na Evropský výzkumný prostor s propojením na český průmysl, akademickou sféru a technické univerzity.

• Zakládající člen Technologické platformy Udržitelná energetika (TPUE)

• Člen Executive Committee European Energy Research Alliance (EERA)

• Žadatel o projekt výstavby velké infrastruktury Udržitelná energetika v rámci VaVPI

CV Řež

CV

2002

27.7.2002,CVR založeno

Projekt Výzkumný záměr v průmyslu a medicíně při použití neutronovývh zdrojů (2004-2010)

2003 2010 2011

Projekt JHR (Jules Horowitz Reactor) – vývoj, výstavba horkých komor (Cadarache)

Vývoj a přihláška projektu SUSEN

2008

Výzkumné reaktory LVR-15 a LR-0 součástí CVR

Začátek očekáván v 2011

Zakládající člen TPUE

Člen Executive Committee EERA

Důležité milníky

Výroba elektrické energie podle druhu elektráren, ČR [GWh]

ČR

Tuhá paliva; 167; 15%

kapalná paliva; 300; 26%

Plynná paliva; 288; 26%

Prvotní teplo; 200; 18%

Prvotní elektřina; 165; 15%

Hodnoty v PJ

Celkem: 85 kWh/čd

Vliv na ŽP jako součást řešení udržitelnosti

Vliv na ŽP z hlediska životního cyklu

Technologie výroby energie

• Uhlí• Jádro• Plyn• Vítr (offshore, onshore)• Voda• Slunce• Ropa

• GHG• Vzduchu• Život lidí• Odpad• Zabraná půda• Vizuální dopad• Voda• Hluk

Kategorie vlivů na ŽP

Uhlí

• V ČR cca 14 kWh/čd• Omezené zásoby• Převážně hnědé uhlí• Čisté technologie• CCS

Uhlí

Výstavba

Palivo

Proces Likvidace

Standartní vliv z výstavby velké infrastrukturyGHG z výroby betonu a oceli

Povrchové doly – zábor půdyTransport(Rekultivace)

CO2SoxNoxPrachChlazení

Standartní vliv decomissioningu

Vítr

Vítr

90% pod 6m/s (pro odhad 4m/s, cca 1,5W/m2)10% pod 8m/s (pro odhad 8m/s, cca 3W/m2)

To je 1,24 kW/č

6200 obcí (průměr 1km), předpoklad >2km od obce => 7,5km2Pokud 10% volné plochy ČR je pokryt větrníky, výkon je 15kWh/čd

Vítr - offshore

Výstavba

Palivo

Proces Likvidace

Standartní vliv z výstavby velké infrastrukturyGHG z výroby betonu a oceliOdpad při těžbě vzácných zemin

-

Vliv dopravy při údržbě na velké plošeVýroba náhradních dílů (krátká životnost)Bezpečnost lodní dopravy

Standartní vliv decomissioningu při krátké životnosti

Vítr – vliv na ŽP

Výpočet z UK:• Zajistit 30% celkových potřeb energie pro obyvatele UK

z větrné energie (48 kWh/čd) znamená 60 Mtun ocele a betonu, cca 1t/obyvatele UK

• Za WW2 vyrobily americké doky 2751 lodí typu Liberty, každá 7000tun, což bylo 0,1t/Američana

• 7000km potrubí v Severním moři představuje 8 Mt ocele a betonu

Větrná energie – důsledky těžby vzácných prvků

• Každá tuna vzácných zemin představuje produkci 8.5 kilogramů floru a13 kg prachu

• Metoda použití koncentrované kys sírové při vysoké teplotě kalcinace produkuje na 1t vzácných zemin:– 9,600 - 12,000 m3 plynného odpadu vč prachu, hydroflorové

kyseliny , SO2 a H2SO4, – cca 75 m3 acidické odpadní vody – Cca 1t odpadové vody s RA zbytky– V Baotou (Čína) je většina odpadu vypouštěna bez dalšího

zpracování a kontaminuje vodu pro denní použití, farmářské plochy a vodní prostředí

http://www.thecuttingedgenews.com/

A nakonec … Legenda kolem věterné energie - ptáci

Zdroj: Lomborg 2001

Voda

• ČR: Hrubý odhad kapacity na základě 500 mm srážek, průměru 400 m převýšení => 0,7 W/m2

• Přepočteno na jednoho obyvatele ČR: 7,5 kWh/čd

Dopad na ŽP:•GHG emise

Rozklad organické hmoty, prvních cca 50 let

CO2 z výstavby

Další negativní vlivy na ŽP:•Hluk, prach v průběhu výstavby (pokud blízko osídlení)•Zábor půdy•Vliv na biodiverzitu

Fotovoltaická energie

Fotovoltaická energie

• Předpoklad: 1400 h/rok• 100W/m2• Účinnost: 10%

(standard), 20% (dražší modely), 60% (teoretické maximum)

• 5% teritoria ČR pokryto panely: 20kWh/čd

Vlivy na ŽP:• Zemědělská půda• Vysoká měrná cena

investice (4x vyšší než vítr, 4,5x než jádro)

• Speciální materiály

Jádro

Jádro

Výstavba

Palivo

Proces Likvidace

Standartní vliv z výstavby velké infrastrukturyGHG z výroby betonu a oceli

Těžba UObohaceníTransport

RA odpadTransportChlazení

RAO /(Měsíčně kolem 15t vitrifikovaného /1GW)GHG, prach

Jádro

• V ČR kolem 7 kWh/čd• Odpovídá cca 2g uranu za

den (200g ore)• Ekvivalent 16 kg fosilních

paliv

Na 7 miliard lidí

GHG produkce v JE přes její životní cyklus

Převzato z: An Assessment of the Life Cycle Costs and GHG Emissions for Alternative Generation TechnologiesC. Richard Donnelly1, Anibal Carias2, Michael Morgenroth1, Mohammad Ali2, Andrew Bridgeman1, Nicholas Wood2. Hatch Ltd, Niagara Falls

Jaderný a chemický průmysl – vybrané havárie

počet mrtvých (zaokrouhlená čísla - odhad)

Počet raněných nebo zasažených

prvotní příčina env dopad na počet lidí

1921 Oppau, Germany 500

1947 Texas City 576 3500 výbuch amonného hnojiva2005 Jilin, Čína 5 70 výbuch + únuk benzénu cca 1 mil1984 Bhopal 10000 500000 výbuch a únik plynu do 5 mil1974 Flixborough 28 89 cyklohexán1976 Seveso 26 vynucených potratů dioxiny cca 40 000 lidí2010 Mex záliv 12 cca 100 000 lidí přímo

1978 3MI 0 0 porucha HCČ 3500 lidí evakuováno

1986 Černobyl 28 600000 lidí speciálnín benefity neodpovědnost personálu 200 000 lidí evakuováno

2011 Fukušima 2 ? zemětřesení+tsunami 200 000 lidí evakuováno

Porovnání

• Decomissionig JE v UK: 2 mld GBP na příštích 25 let

• Jaderný průmysl prodal každému obyvateli UK za posledních 25 let 4kWh/d elektrické energie

• To je 2.3p/kWh• Podpora z veřejných fondů na větrnou

energii je 7p/kWh

GHG

0

50

100

150

200

250

300

Voda Vítr on shore vítr off shore solar Německo solar jih USA jádro uhlí

gC

O2/

kWh

Porovnání etap životního cyklu z hlediska produkce GHG

0,1 1 10 100 1000

Hydro

Vítr

PV

Jádro

Uhlí

gCO2ekv/kWh

Výstavba

Provoz

Decomissioning

Porovnání životního cyklu – náklady a CO2

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 20 40 60 80 100 120

gCO2/kWh

US

D/M

Wh

vítr

jádro

voda

uhlí

PV

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25

kWh/čd

g C

O2e

kv/k

Wh

vítr (10% plochy ČR)vítr (1% plochy ČR)

slunce (5% plochy ČR)slunce (1% plochy ČR)

voda (skutečnost)voda (teoretické maximum, odhad)

jádro

Uhlí (975 g CO2ekvkWh)

Porovnání technologií z hlediska uvolňování GHG a kapacity v ČR

produkce GHG při 100% produkci celé potřeby ČR

0 500 1000 1500 2000 2500

vítr

slunce

voda

jádro

uhlí

g ekv CO2/čd

18000

A lidé nakonec…

• Naše fyzická bezpečnost je také součástí komfortu našeho života stejně jako kvalita biologického okolí

• Kolik lidí zemře v důsledku použití technologií?

Počet úmrtí v souvislosti s výrobou energie0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10

OECD

EU27

non-OECD bez Číny

Čína

OECD

EU27

non-OECD

OECD

EU27

non-OECD

OECD

OECD

EU27

non-OECD

PV

Vítr-onshore

Vítr-offshore

biomasa

geoterm

Uhlí

Ropa

Plyn

Jádro

Voda

Ostatní OZE

Počet úmrtí/GWrok

Literatura a odkazy

• David JC MacKay: Sustainable Energy – without the hot air, UIT Cambridge 2010, taky http://www.withouthotair.com/

• An Assessment of the Life Cycle Costs and GHG Emissions for Alternative Generation Technologies, C. Richard Donnelly1, Anibal Carias2, Michael Morgenroth1, Mohammad Ali2, Andrew Bridgeman1, Nicholas Wood2

• IPPC SRREN, Chapt 9: Renewable Energy in the Context of Sustainable Development

• http://www.tradingeconomics.com/czech-republic/electric-power-consumption-kwh-wb-data.html

• issar.cenia.cz/issar/• www.iea.org/• www.oecd.org• www.iaea.org

Děkuji za pozornost

www.cvrez.czwww.susen2020.cz