Ponieważ ekstremalne warunki pogodowe powodują awarie zasilania w Kalifornii i Teksasie, coraz wyraźniej widać, że istniejąca infrastruktura energetyczna nie jest przystosowana do tych nowych warunków. Wcześniejsze badania wykazały, że elektrownie jądrowe nie są wyjątkiem, a rosnące temperatury stwarzają dla nich problemy z chłodzeniem. Teraz wszechstronna analiza obejmująca szerszy zakres wydarzeń klimatycznych pokazuje, że nie tylko upały stanowią zagrożenie dla tych roślin – to cały zakres zaburzeń klimatycznych.

Ciepło jest jednym z najbardziej bezpośrednich zagrożeń, ponieważ wyższe temperatury oznaczają, że naturalne źródła chłodzenia (rzeki, oceany, jeziora) stają się mniej wydajnymi radiatorami. Jednak ta nowa analiza pokazuje, że huragany i tajfuny stały się głównymi przyczynami awarii jądrowych, przynajmniej w Ameryce Północnej oraz w Azji Południowej i Wschodniej. Zapobiegawcze wyłączenia z powodu burz są rutyną, więc to odkrycie może nie jest tak zaskakujące. Ale inne czynniki – takie jak zatykanie rur wlotowych układu chłodzenia przez niezwykle liczne populacje meduz – są nieco mniej oczywiste.

Ogólnie rzecz biorąc, z najnowszej analizy wynika, że ​​częstotliwość przestojów elektrowni jądrowych związanych z klimatem jest prawie ośmiokrotnie wyższa niż w latach 90. XX wieku. Analiza szacuje również, że globalna flota jądrowa straci do 1,4 proc. – około 36 TWh – produkcji energii w ciągu najbliższych 40 lat i do 2,4 proc., czyli 61 TWh, do 2081-2100.

Upał, burze, susza

Autor przeanalizował publicznie dostępne bazy danych Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej, aby zidentyfikować wszystkie związane z klimatem wyłączenia (częściowe i całkowite) 408 działających reaktorów na świecie. Nieplanowane przestoje są na ogół bardzo dobrze udokumentowane, a dostępne dane umożliwiły obliczenie trendów w częstotliwości przestojów związanych z przyczynami środowiskowymi na przestrzeni ostatnich 30 lat. Autor wykorzystał również bardziej szczegółowe dane z ostatniej dekady (2010–2019), aby przedstawić jedną z pierwszych analiz, które rodzaje zdarzeń klimatycznych miały największy wpływ na energetykę jądrową.

Chociaż artykuł nie wiąże bezpośrednio zgłoszonych zdarzeń ze zmianą klimatu, odkrycia wskazują na ogólny wzrost liczby przestojów spowodowanych szeregiem zdarzeń klimatycznych.

Dwie główne kategorie zakłóceń klimatycznych podzieliły się na zakłócenia termiczne (upały, susze i pożary) oraz burze (w tym huragany, tajfuny, wyładowania atmosferyczne i powodzie). W przypadku upałów i suszy głównym problemem jest brak wystarczającej ilości wody do chłodzenia reaktora, a w przypadku suszy w ogóle jej brak. Jednak doszło również do szeregu przestojów spowodowanych reakcją ekologiczną na cieplejszą pogodę; na przykład większe niż zwykle populacje meduz zablokowały rury wlotowe w niektórych reaktorach.

Z drugiej strony burze i pożary spowodowały szereg problemów, w tym uszkodzenia konstrukcji, zapobiegawcze przestoje prewencyjne, ograniczenie operacji i ewakuacje pracowników. W okresie od 2010 do 2019 r. głównymi przyczynami przestojów były huragany i tajfuny w większości części świata, chociaż upały nadal były głównym czynnikiem w Europie Zachodniej (w szczególności we Francji). Chociaż były to najczęstsze przyczyny, analiza wykazała również, że susze były źródłem najdłuższych zakłóceń, a tym samym największych strat mocy.

Autor obliczył, że średnia częstotliwość przestojów związanych z klimatem wzrosła z 0,2 przestojów rocznie w latach 90. do 1,5 przestojów w okresie 2010-2019. Analiza retrospektywna wykazała ponadto, że na każdy wzrost temperatury o 1°C (powyżej średnia temperatura w latach 1951-1980), produkcja energii globalnej floty spadła o około 0,5 procent.

Modernizacja na ekstremalne warunki pogodowe

Analiza ta pokazuje również, że przestoje związane z klimatem stały się główną przyczyną zakłóceń w produkcji energii jądrowej – inne przyczyny przestojów wzrosły w tym samym czasie tylko o 50 procent. Prognozując przyszłość, autor oblicza, że jeśli nie zostaną podjęte żadne środki łagodzące, zakłócenia będą się nasilać przez resztę tego stulecia.

„Wszystkie technologie energetyczne, w tym odnawialne, będą miały znaczący wpływ na zmiany klimatyczne” – pisze profesor Jacopo Buongiorno, który nie był zaangażowany w badanie, w e-mailu do Ars. Buongiorno jest profesorem nauk i inżynierii jądrowej Tepco w Massachusetts Institute for Technology (MIT) i współprzewodniczył badaniu MIT na temat przyszłości energii jądrowej w świecie o ograniczonej emisji dwutlenku węgla. „Wyniki nie są zaskakujące – elektrownie jądrowe mogą doświadczać nieplanowanych przestojów z powodu poważnych zdarzeń (np. huraganów, tornad) lub fal upałów, których częstotliwość rośnie”.

Chociaż istnieje stosunkowo niewiele badań na temat wpływu klimatu na energię jądrową, niektóre projekty są już w toku, aby przystosować elektrownie jądrowe do zmieniającego się klimatu. Na przykład Departament Energii Stanów Zjednoczonych niedawno zainwestował w projekt badania metod zmniejszania ilości wody potrzebnej przez obiekty jądrowe (np. zaawansowane suche chłodzenie).

„Istniejące elektrownie jądrowe są już jednymi z najbardziej odpornych aktywów naszej infrastruktury energetycznej”, pisze Buongiorno. „Obecna flota dostosowuje się do podnoszącego się poziomu mórz (w przypadku elektrowni zlokalizowanych na obszarach zagrożonych powodzią) i rosnącej intensywności sztormów. Nowe technologie reaktorów jądrowych będą jeszcze bardziej odporne, ponieważ w wielu przypadkach projektuje się je tak, aby były chłodzone na sucho (tj. nie wykorzystujące wody rzecznej/oceanicznej do odprowadzania ciepła do otoczenia), a także zdolne do pracy w „trybie wyspowym”, tj. odłączone od sieci i gotowe do ponownego uruchomienia przed innymi dużymi elektrowniami w przypadku zaciemnienie.”

Inne technologie jądrowe, takie jak złoże żwirowe, stopiona sól i zaawansowane małe reaktory modulacyjne, mogą również zapewnić rozwiązania bardziej odporne na klimat, ale wszystkie są wciąż w fazie rozwoju. Ogólnie rzecz biorąc, surowe przepisy obowiązujące w przypadku reaktorów jądrowych sprawiają, że wprowadzanie nowszych technologii jest szczególnie trudne. Nawet gdy te technologie staną się dostępne, instalacja nowych komponentów będzie prawdopodobnie wymagać dalszych przestojów reaktora. Tak więc, przynajmniej w krótkim okresie, nawet energia jądrowa prawdopodobnie przyczyni się do zwiększenia częstotliwości niedoborów energii związanych z klimatem.

irme.pl

Źródło: arsTECHNICA