Villanyszerelők Lapja

A Paksi Atomerőmű bővítése

2013. augusztus 14. | Czibolya László |  2541 | |

Az alábbi tartalom archív, 6 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Mind gyakrabban merül fel a kérdés, mennyire biztos a magyar fogyasztók ellátása villamos energiával? Az országnak mennyi erőműre van szüksége? Milyen forrásokat használjunk az áram előállítására? Időszerű-e újabb atomerőműblokk építésének előkészítésével foglalkozni?

Ezekre a kérdésekre akkor lehet szakmailag megalapozottan válaszolni, ha megvizsgáljuk a villamosenergia-igény várható alakulását, erőműveink jelenlegi állapotát, a rendelkezésre álló lehetőségeket, és értékeljük a műszakilag megvalósítható forgatókönyveket. Az értékelés szempontjai összetettek, a gazdaságosság mellett figyelembe kell venni az ellátásbiztonságot, a környezet terhelését, valamint a globális és regionális gazdasági folyamatokat.

Villamosenergia-igény

Egyetlen ország energiapolitikáját sem lehet a többiétől függetlenül meghatározni. Ezért is fontosak a Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) évente megjelenő kiadványai, amelyek a világ energiahelyzetének átfogó értékelését adják. A 2012-ben készített kitekintés szerint számos energiapolitikai felismerés ellenére a világ egyelőre nem tudott a fenntartható energiaellátás pályájára állni. Az energiaigények és a szén-dioxid-kibocsátás egyre nagyobb mértékben növekednek, a világ energiapiacára a feltörekvő gazdaságok gyakorolnak döntő befolyást (elsősorban Kína, India és a közel-keleti országok), a fosszilis fűtőanyagok kulcsszerepe változatlan, és az energiához, ezen belül a villamos energiához való hozzáférés a világ szegény országaiban továbbra is utópisztikus cél marad (1. ábra).

magyarország energiafogyasztás előrejelzés

A 2035-ig szóló előrejelzés szerint a világ teljes energiaigénye csaknem egyharmadával növekszik, és az energiaszektorban a szén-dioxid-kibocsátás a 2011. évi 31,2 Gt-ról 37 Gt-ra emelkedik, ami hosszú távon 3,6 0C átlagos hőmérsékletemelkedést okoz. A világgazdaság jelenlegi kisebb ütemű növekedését a szakértők átmenetinek tartják, és ezért úgy vélik, hogy hatása elhanyagolható a hosszú távú energia- és klímaváltozási folyamatok szempontjából.

A fejlett ipari országokban (OECD országok) a teljes energiaigény lassabban növekszik, mint a feltörekvő országokban, de 25 múlva ezekben az országokban is 3%-kal több energiát fognak felhasználni, mint napjainkban. A felhasznált fűtőanyag szerkezete azonban átalakul, a szén és az olaj visszaszorul, előretörnek a megújuló források, és a gáz szerepe is erősödik, főleg az új palagázhasznosításnak köszönhetően. Az atomenergia részesedése pedig nagyjából a jelenlegi szinten marad, ami abszolút értékben mintegy 60%-os kapacitásbővítést jelent. A villamos energia területén az igények még ennél is gyorsabban növekednek. A legvalószínűbb forgatókönyv szerint 2035-re majdnem 70%-kal több villamos energiára lesz szükség a világon, mint 2011-ben. A növekedés több mint felét Kína és India adja. Jelenleg 1,3 milliárd ember nem fér hozzá a villamos energiához, s az előre- jelzett nagyütemű fejlődés ellenére ez a szám 2030-ra sem csökken1 milliárd alá. Világviszonylatban a szén továbbra is az áramtermelés legfontosabb fűtőanyaga, bár részaránya a jelenlegi kétötödről egyharmadra esik vissza. Az OECD országokban 2035-re a gáz részaránya a villamosenergia-termelésben erőteljesen növekedni fog, és a megújuló forrásokból termelt villamos energia részesedése a jelenlegi 20-ról 31%-ra emelkedik majd.

A megújulók között a legnagyobb ütemű növekedést a szélenergiától várják (41%), kisebb mértékben bővül a villamosenergia-termelés biomasszából (16%), napenergiából (15%) és vízenergiából (11%). Ennek az igénynek a kielégítésére világszerte óriási beruházásokra van szükség. A számítások szerint 2035-ig a világon kb. 6000 GW új erőműkapacitást kell létrehozni, amely nagyjából megegyezik a Föld országaiban 2011-ben működő erőművek beépített teljesítményével. Ennek a beruházásnak egyharmada azért szükséges, hogy pótolja a műszakilag elavult, a kibocsátási előírásokat nem teljesítő, kiöregedő hőerőműveket. A hosszú távú erőműépítési igényeket Magyarországon három tényező befolyásolja: a fogyasztás várható növekedése, a régi erőművek cseréje és az import csökkentésére irányuló törekvés. A villamosenergia-fogyasztás alakulását vizsgálva látható, hogy a gazdasági visszaesés éveitől eltekintve az igények folyamatosan bővülnek. Ennek alapján arra lehet számítani, hogy hosszútávon a fogyasztói igények évente 0,5-1,0%-kal növekednek. Hasonlóan a többi OECD országhoz, a magyar fosszilis erőműveknek kb. fele cserére szorul a következő 15-18 év alatt. Összességében azt mondhatjuk, hogy a magyar villamosenergia-rendszerben 2030-ig nagyjából 5-6 ezer MW kapacitás létesítésére van szükség.

A piac bizony talanságai

A mai gazdasági helyzetben a megújuló energiaforrások fokozottabb elterjedésének elengedhetetlen feltétele a jelentős állami támogatás, mivel ezekkel a forrásokkal ma még drágábban lehet villamos energiát termelni, mint a hagyományos fosszilis energiahordozókkal. Nem is beszélve az atomenergiáról, amely nemcsak hazánkban, hanem világszerte a legolcsóbban termelő forrás. A megújulók állami támogatása a világon 2011-ben elérte a 88 milliárd dollárt, ami az előző évhez képest 24%-os növekedést jelent. Ez a gyors növekedés döntően az Európai Unióban (főleg Németországban és Olaszországban) a napenergiára adott támogatások miatt következett be. A megújulókra adott állami támogatások bővülésének üteme a becslések szerint 2035-ig gyors marad, és értéke akkorra eléri a 240 milliárd dollárt, amelyből az energiaszektor 180 milliárd dollárral részesedik, a többit pedig a bioüzemanyag gyártására fordítják majd. A következő 15 évben a megújuló forrásokra juttatott állami támogatások teljes összege világszerte meghaladhatja a 3,5-4 ezer milliárd dollárt, amelynek egyharmada már futó beruházásokra van előirányozva. A szakértők remélik, hogy egyes megújuló energiaforrások a 2030-as évek második felére versenyképessé válnak. Ezek a példátlan méretű állami támogatások hosszú távon nem tarthatók fenn. Különösen nem olyan energiaforrások tekintetében, amelyek rendelkezésre állása meglehetősen bizonytalan. A kedvezőtlen időjárási viszonyok (szélcsend, felhős idő stb.) idejére megfelelő tartalék-kapacitásokról is gondoskodni kell, amelyek akár 15 perc alatt képesek átvenni a kieső megújuló termelőegységek feladatait. A megújuló források terjedése egyre jobban torzítja az energiapiacot, és ezért közgazdaságilag is kétséges, milyen hosszú ideig tartható fenn a támogatásukra szolgáló állami szubvenció. A hatalmas német állami támogatások miatt például az európai villamosenergia-piacon rendkívül nyomott árszint alakult ki, ami átterjed az egész európai villamosenergia-kereskedelemre. Szűklátókörűség lenne azt feltételezni, hogy ez több évtizedig így is marad. Energiapolitikai döntéseket pedig ilyen időtávon kell hozni. Elemzők gyakran hívják fel a figyelmet, hogy a jövőben komolyan számításba kell venni a vízkészletek végességét. Az energetika pedig az egyik leginkább vízigényes iparág. Az energiatermelés frissvíz-felhasználása 2010-ben 583 milliárd köbméter volt, ami a világ összes vízfogyasztásának 15%-a. Ezért az energetikai beruházások értékelésének egyik fontos szempontja lesz a vízfogyasztásra gyakorolt hatásuk.

Előkészületek a paksi atomerőmű bővítésére

A paksi atomerőmű, amely az ország villamosenergia-termelésének 40%-át adja, a magyar energiarendszer fontos eleme. Nagy szerepet játszik az alapellátásban, és a hazai erőművek között a legolcsóbban termel áramot. Ezért a magyar energiapolitika kiemelt figyelmet fordít a nukleáris energiatermelésre. Elsőként a Parlament határozatban támogatta a jelenlegi paksi blokkok üzemidejének meghosszabbítását, miután részletes műszaki és gazdasági elemzések bizonyították, hogy ezek a blokkok még további 20 évig képesek biztonságosan és gazdaságosan működni. Ezzel egyidejűleg valamennyi párt egyetértésével, konszenzusos parlamenti döntés született (25/2009. [IV. 2.] OGY határozat) arról, hogy előkészítő munka kezdődjön további blokkok építésével kapcsolatosan. A Magyar Villamos Művek Társaságcsoport az Országgyűlés 2009. március 30-i határozatát követően – a cégcsoport legjelentősebb tagvállalatai, kiemelten a Paksi Atomerőmű Zrt. (PA Zrt.) részvételével – megalapította a Lévai Projektet a paksi atomerőmű bővítésének előkészítése érdekében. A projekt célja az volt, hogy elvégezze azokat a legfontosabb feladatokat, amelyek révén az országgyűlési határozatban foglaltaknak megfelelően, eljuthatunk a paksi atomerőmű bővítésére vonatkozó döntés meghozatalához. Ide tartoznak olyan alapvető fontosságú kérdések, mint a finanszírozás biztosítása, a majdani létesítés kereteinek meghatározása, valamint a szállítói tender előkészítése, melyhez szükséges a műszaki és kereskedelmi feltételek rögzítése is.

magyarország nettó villamosenergia fogyasztása

Mindemellett szakmai elemzéseket kellett végezni a környezeti hatásokról, a 2020 utáni évekre vonatkozó fogyasztói igények alakulásáról, a regionális energiapiacról, illetve a szükséges rendszerszintű szabályozási és hálózatfejlesztési igényekről. A projektmunka fontos elemét képezte még a telephelyi, környezetvédelmi, vízjogi és létesítési engedélyek megszerzése. A projekt vizsgálta a jogharmonizációs kérdéseket, valamint foglalkozott a regionális gazdasági és társadalmi hatásokkal is. A projekt eredményeit felhasználták a 2011 októberében elfogadott Nemzeti Energiastratégia kidolgozása során. A stratégia részletesen foglalkozik az ország hosszú távú (20-30 éves) villamosenergia-ellátásának kérdésével, amihez megbízható, mindig az igénybevételkor rendelkezésre álló, megfizethető árú és külső nyersanyagszállításoktól független, valamint környezetkímélő forrásokra van szükség. Ezeket a sokszor egymásnak feszülő és egymásnak ellentmondó követelményeket nem könnyű teljesíteni.

A stratégia egyik sarkalatos megállapítása, hogy a villamos alapterhelésben jól alkalmazható atomerőműről Magyarország nem mondhat le, hiszen ezeknek a berendezéseknek az éves rendelkezésre állása 90% felett van, a hazai termelés legolcsóbb forrásai, üzemanyaga kis helyen elfér, és akár évekre előre is jól készletezhető. Az atomerőművek működésük közben nem bocsátanak ki szén-dioxidot, ami a klímavédelem szempontjából felbecsülhetetlen előny. Az Európai Unióban ma működő atomerőművek annyi szén-dioxidot takarítanak meg, amennyit az Unióban közlekedő gépkocsik kibocsátanak. Vagyis ha leállítanánk az összes európai uniós atomerőművet és csak annyi szén-dioxidot akarnánk a légkörbe juttatni, mint ma, akkor valamennyi gépkocsit ki kellene vonni a forgalomból.

A Lévai projekt eredményeire építve 2012 júliusában MVM Paks II. Zrt. néven projekttársaság alakult, amelynek fő feladata: a telephelyi engedélyezést megalapozó vizsgálati programok és a környezetvédelmi engedélyhez szükséges hatásvizsgálat elvégzése, a fővállalkozói tenderdokumentáció kidolgozása, a fővállalkozói, valamint a hosszú távú karbantartási és üzemeltetési szerződéstervezetek elkészítése és szakértői véleményezése. A projekttársaság foglalkozik még a beruházás finanszírozási koncepciójának előkészítésével, a bővítésnek a hazai villamosenergia-hálózatra gyakorolt hatásával, a beruházásban a magyar beszállítói részvétel lehetőségeivel, az előkészítéshez és az engedélyezéshez kapcsolódó jogi kérdésekkel és a bővítéshez kapcsolódó tájékoztatással. A jelenlegi tervek szerint, amennyiben a finanszírozási kérdések tisztázódnak, a nemzetközi tender kiírására ez év végéig sor kerülhet.

potenciális szállítók

Az előzetes felmérések és a számításba vehető reaktortípusok alapján a paksi atomerőmű bővítésére kiírandó versenytárgyalásra várhatóan öt ajánlat érkezhet. Ezek között van amerikai, orosz, francia, japán és dél-koreai szállító is.

Az európai nyomottvizes reaktor (EPR) a francia AREVA csoport terméke. Kipróbált technológián alapuló harmadik generációs típus, amelyből jelenleg négy épül a világon. Két blokk Európában készül (Olkiluoto 3 – Finnország és Flamanville 3 – Franciaország), valamint két blokk Kínában (Taishan 1 és 2). A kínai blokkok a tervek szerint 2013-ban és 2014-ben fognak üzembe lépni, míg a finn és a francia reaktorok indítására 2015-ben és 2016-ban kerül majd sor. Az EPR egyik hátránya, hogy a blokk teljesítménye (1600 MW) nagy a magyar hálózathoz viszonyítva. Előnye viszont az alacsony fajlagos beruházási költség.

Az AREVA és a japán Mitsubishi közös vállalkozásában kifejlesztett ATMEA reaktor kifejezetten exportcélokra készült, és mind a fejlett, mind a fejlődő országok piacait célba veszi. A jelenlegi terv szerint a blokk teljesítménye 1100 MW, de a teljesítményszint a megrendelő hálózati követelményeihez igazodva ettől eltérő is lehet. Az első ilyen reaktor építésére Törökországgal kötöttek megállapodást, és több ajánlatot is benyújtottak különböző országokban (Jordánia, Argentína, Brazília, Kanada). Bevált megoldásokat és új fejlesztéseket ötvöző konstrukció, amely jól illeszthető a magyar hálózatba.

A KEPCO dél-koreai cégcsoport által létrehozott APR-1400 nyomottvizes reaktor csaknem egy évtizedes fejlesztőmunka eredménye, amely a koreai nukleáris ipar tapasztalatait hasznosítja. Jelenleg 8 blokk épül az Egyesült Arab Emirátusokban (Braka-1-4) és Dél-Koreában (Shin Kori-3,4-Shin Ulchin-1,2). Hátránya, hogy az európai biztonsági követelmények szerint még nem volt minősítve, ezért engedélyezése bonyolultabb lehet.

Az orosz nukleáris ipar az új fejlesztésű, 1200 MW teljesítményű nyomottvizes reaktorával (AES 2006) számos országban van jelen. A négy aktív biztonsági csatorna mellett úgynevezett zónaolvadék-csapdával (core catcher) is ellátták a típust. A reaktort és a gőzfejlesztőt is felszerelték pasz- szív hőelvezető rendszerrel. A konténmenten belül hidrogén-égetők, illetve maga a kettős falú vasbeton konténment szolgálja a típus fokozott biztonságát. Ebből a korszerű biztonsági követelményeknek megfelelő reaktorból három üzemel (kettő Kínában és egy Iránban), több blokk építése folyik Oroszországban, Ukrajnában, Törökországban és Indiában. A reaktort szállító ROSZATOM pályázik a cseh Temelin atomerőmű bővítésére is, és a Finnországban is erős érdekeltséggel rendelkezik. Csehországban az orosz ajánlat 70 százalékos helyi gyártási részarányt tartalmaz.

Az amerikai WESTINGHOUSE AP-1000 blokkja teljesen átdolgozott, a moduláris építés követelményeit figyelembe vevő terveken alapszik, amely számos passzív, beavatkozást nem igénylő biztonsági rendszert is tartalmaz. Teljesítményénél fogva jól illeszthető a magyar hálózathoz. Jelenleg négy ilyen reaktor épül Kínában, és az Egyesült Államokban öt telephelyen szerepel a szóba jöhető típusok között. Rendelkezik az amerikai nukleáris hatóság (NRC) típusengedélyével, hátránya, hogy nincs 50 Hz-es turbinája, és viszonylag hosszú az átrakások közötti idő (24 hónap). Ebből a rövid áttekintésből is látható, hogy valamennyi lehetséges reaktortípus megfelel a legszigorúbb biztonsági követelményeknek, és kiemelkedő műszaki színvonalúak. A kiválasztás komplex értékelés alapján történik majd, amelyben a műszaki és biztonsági szempontok mellett fontos helyet kapnak a beruházás szervezésének, finanszírozásának kérdései csakúgy, mint a magyar beszállítási lehetőségek.

A bővítés alapvető jellemzői

Már az előkészítő munka korai szakaszában kialakultak azok az alapvető műszaki és egyéb követelmények, amelyek a bővítést jellemzik. Ezek közül a legfontosabbak:

  • 1000-1600 MW blokkteljesítmény,
  • paksi telephely,
  • 60 év tervezett élettartam,
  • könnyűvizes/nyomottvizes reaktor (PWR),
  • terheléskövető üzemre alkalmas működés (50-100%).

Az új blokkal szembeni biztonsági elvárások megfelelnek a 3+ atomerőmű-generációra a nemzetközi gyakorlatban elfogadott követelményeknek. Ezt azt jelenti, hogy

  • a blokk rendelkezzen kellően nagy térfogatú, erős, előfeszített beton konténmenttel,
  • a súlyos baleseteknél keletkező hidrogén eltávolítása passzív rekombinátorokkal történjen,
  • legyen ellátva a zónaolvadék felfogására és hűtésére alkalmas szerkezettel (olvadékcsapda),
  • biztosítva legyen a konténment hosszú időtartamú, megbízható hűtése,
  • több független biztonsági rendszerrel rendelkezzen, beleértve a villamosenergia-megtáplálást is,
  • az irányítástechnikai feladatokat digitális rendszerek lássák el,
  • a blokk legyen kellően védve a külső eseményekkel szemben.

Látható, hogy a biztonsági elvárások már tartalmazzák a fukushimai balesetet követő európai stresszteszt ajánlásait is. Ezek közül különösen fontos a külső események elleni védelem, amely magában foglalja:

  • a földrengést,
  • az extrém hőmérsékleti viszonyokat,
  • a rendkívül erős széllökéseket,
  • szélviharokat,
  • a szélsőségesen nagy mennyiségű csapadékot,akár víz, jég vagy hó formájában,
  • az aszályt,
  • a villámcsapást és tűzeseteket,
  • a repülőgép-rázuhanást,
  • más ipari létesítmények baleseteit,
  • az elektromágneses interferenciát.

Frissvízhűtés vagy hűtőtorony

Az energetikai beruházások megítélésénél fontos szempont az egyébként is egyre szűkösebbé váló vízkészletekkel való gazdálkodás. Ezért a paksi atomerőmű bővítése során gondosan mérlegelni kell, hogy milyen hűtési megoldások a legmegfelelőbbek az új blokk(ok) számára. A vizsgálatnak ki kell térnie a gazdasági kérdésekre, az energetikai jellemzőkre, a környezeti hatásokra, a globális felmelegedés szempontjaira, a párhuzamos üzem hatásaira, a jogszabályi háttérre, a lakossági elfogadottságra és a hazai beszállítói arányra.

Frissvízhűtés esetén meg kell vizsgálnia többpontos bevezetés, az utóhűtés, illetve a mederközeli bevezetés lehetőségét, míg a hűtőtornyos megoldásnál a természetes cirkulációs, a mesterséges szellőzésű vagy a hibrid tornyos kialakítás jöhet szóba.

Az atomenergia, mint húzóágazat

A paksi atomerőmű építése a huszadik század második felének egyik legnagyobb beruházása volt, amelyben a közvetlen építőkön túl az energetikával foglalkozó kutatók, mérnökök, berendezésgyártók és szerelők is részt vettek. Ehhez hasonlóan a bővítés is kivételes alkalmat biztosít a magyar vállalkozásoknak, hogy termékeikkel és szolgáltatásaikkal bekapcsolódjanak ennek a nagyszabású beruházásnak a megvalósításába, így a paksi bővítés a gazdaság fellendítésében is fontos szerepet játszhat. Az új nukleáris technológia szállítóival kialakított eredményes együttműködés esélyt teremt arra is, hogy a magyar ipar atomerőművek építésénél más országok telephelyein is jelen legyen.

Ezért megindult egy átfogó felmérés, amelynek célja azoknak a magyar vállalkozásoknak a beazonosítása, amelyek rendelkeznek az atomerőmű beruházásánál felhasználható termékkel vagy a létesítés, illetve az üzemeltetés során az atomerőműhöz kapcsolódó szolgáltatást nyújtanak. Eddig 158 ilyen céget sikerült találni, amelyek közül 34 tervezéssel, mérnökszolgáltatással, K+F tevékenységgel foglalkozik, 44 közülük az építőipari, 46 gépipari vállalkozás, 34 pedig a villamos és irányítástechnikai területen működik.