Изменение энергобаланса в пользу экологичных источников энергии с нулевым углеродным следом – тренд энергетики 21 века. Обычный человек под чистой энергетикой в основном воспринимает возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – солнечная, ветряная, водная, геотермальная энергия и энергия биомасс. Атомная энергетика также относится к категории чистых источников энергии, но из-за трагического опыта отечественной атомной энергетики – Каштымская авария 1957 года, авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году – на постсоветском пространстве существует скепсис по поводу безопасности АЭС.
Тем не менее, атомная энергетика – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей энергетики, наряду с ВИЭ, и здесь тоже есть место инновациям. Здесь речь идёт о малых модульных реакторах как наиболее перспективных технологиях атомной энергетики.
Малые модульные реакторы (ММР) - это компактные ядерные установки различных конструкций, состоящие из отдельных модулей. У такого типа конструкций есть ряд существенных преимуществ. Во-первых, это компактность. ММР значительно меньше традиционных АЭС, они занимают меньшую площадь. Размеры самого реактора могут достигать нескольких метров. Например, размеры перспективного отечественного реактора РИТМ-400 составляют 8,2×9×17 м – такие габариты позволяют установить систему как на земле, так и морских судах. Ещё одно очевидное преимущество компактности ММР – транспортабельность, что может быть очень полезно для поселений в условиях Крайнего Севера, где нет возможности вести работы по возведению полноценной АЭС. Поэтому реакторы и все необходимые комплектующие могут быть собраны на «большой земле» и затем установлены на месте.
Во-вторых, модульность таких реакторов позволяет настраивать производительность АЭС в соответствии с требованиями потребителями. Это означает, что в зависимости от потребления энергии в данном регионе можно установить 1, 2, 3 и больше блоков ММР.
Третья особенность ММР – серийность. Благодаря стандартизированной конструкции малые реакторы могут производиться на конвейере в заводских условиях. Это дополнительно снижает стоимость ММР и делает их более доступными для средних и малых потребителей.
Отсюда мы имеем энергетическую установку, которая имеет высокую производительность (она варьируется в зависимости от количества модулей), относительно недорогая в реализации (с перспективой снижения цены по мере развития технологий) и мало зависит от места расположения (в отличие от ВИЭ, которые могут быть построены только в местах с большим количеством солнечных дней/частыми приливами/частыми ветрами).
Ещё один показатель, по которым проигрывают ВИЭ – стоимость. Совокупная стоимость проекта плавучей атомной теплоэлектростанции «Академик Ломоносов», недавно реализованной для нужд Чукотского АО, составила 21,5 миллиардов рублей или почти 292 миллиона долларов США. Система была подключена к электросети г. Певек осенью 2020 года и на данный момент способна обеспечивать электроэнергией 100 тысяч человек и крупные горонодобывающие предприятия в регионе, её мощность составляет 70 МВт.
В то же время, согласно данным ESFC Investment Group, средняя производительность одного ветрогенератора составляет 4 МВт. В данном случае мы берем заявленные на сайте современные разработки, а не наиболее распространённые ВЭГ мощностью 1,5 МВт.
То есть для производства 70 МВт энергии в идеальных условиях нам нужно 35 генераторов. Однако, турбины ветроэлектрогенераторов (ВЭГ) быстро изнашиваются, поэтому их усреднённый коэффициент мощности падает с 22-30% до 11-15% за 15 лет. Это означает, что чистая выработка электроэнергии будет составлять 0, МВт.
Следовательно, для выработки 70МВт электроэнергии уже потребуется 100 ВЭГ. Согласно ESFC Investment Group, для строительства одного ветряка требуется 1,3 миллиона евро или 1,469 миллиона долларов США. Значит, строительство системы из 100 ветряков составит почти 147 миллионов долларов. Однако, в таблице не заложены такие важные статьи расходов, как аренда земли, покупка аккумуляторов, которые нужно менять каждые 8 лет, и замена деталей ВЭГ, которые, как упоминалось выше, быстро изнашиваются. В совокупности из-за указанных пунктов система может подорожать минимум на треть.
Срок службы «Академика Ломоносова» - 40 лет, в то время как нынешние ветрогенераторы созданы для использования в течение 10-15 лет. Это означает, что по истечении этого срока вся система потребует замены по той же самой стоимости, по которой она создавалась.
Ещё один недостаток ВИЭ – неэкологичность. Для производства ветряков используется около 6000 тонн различных материалов, включая 2500 тонн бетона, 900 тонн стали, 45 тонн пластика, 1000 тонн железной руды и 600 тонн угля для производства самой стали и прочие накладные ресурсы, включая добычу, использование тяжелой техники, попутное использование меди, алюминия, уничтожение лесов и так далее. К примеру, при производстве тонны алюминия вырабатывается 4278 кг углеводорода Соответственно, при производстве 100 ВЭГ будет выброшено в атмосферу 4278000 тонн СО2.
Изложенные выше причины определяют преимущества ММР перед ВИЭ, на основании чего можно судить о далёких перспективах этого типа энергетики. Данный тезис подтверждается растущим интересом различных стран мира к малым реакторам. Так, согласно докладу Advanced Reactor Information System (ARIS) за 2020 год, различные страны ведут разработку 72 проектов малых реакторов различных типов. Стоит отметить, что 17 – из них – российские разработки. Реализация проектов ММР ведётся в США, странах Европы, Азии и латинской Америки. Уже реализованы 2 проекта ММР – российская ПАТЭС «Академик Ломоносов», о которой мы упоминали выше, и китайские реактор на ториевом топливе, который стал прорывом в ядерной энергетике.
