Рассматривая ядерную энергию как гибкий источник энергии, обеспечивающий производство электричества, водорода и тепла, а также крупномасштабное хранение энергии, а не просто как источник базовой мощности, можно сделать вывод, что она может компенсировать нестабильность возобновляемых источников энергии без необходимости в резервных электростанциях, работающих на природном газе. Об этом говорится в новом отчете Далтонского ядерного института.
В докладеexternal link, opens in a new tab «Путь к нулевому уровню выбросов: возобновляемые источники и ядерная энергия работают вместе» говорится, что такое изменение могло бы помочь Великобритании достичь своей цели по созданию энергетической системы с нулевым уровнем выбросов к 2050 году, одновременно создавая больше рабочих мест и снижая прогнозируемые затраты на сумму величиной до 14 млрд фунтов стерлингов (17,9 млрд долларов США).
Зара Ходжсон, директор Далтонского ядерного института Манчестерского университета, говорит в предисловии:
«Великобритания добилась больших успехов в продвижении возобновляемой энергетики с целью вытеснения электростанций, сжигающих ископаемое топливо. Солнечная и ветроэнергетика являются изменчивыми и сильно зависимыми от погодных условий. Установка резервных электростанций, сжигающих природный газ, и технологий хранения энергии была предложенным решением проблемы изменчивой погоды на островах Великобритании, несмотря на недостатки, связанные с высокой стоимостью электроэнергии, потерями электроэнергии и выбросами CO2.
«Поэтому мы задали себе вопрос, следует ли Великобритании еще раз взглянуть на то, как электроэнергия и тепло от ядерных источников могут ускорить переход технологий возобновляемых источников энергии к нулевым показателям по уровню выбросов, а также укрепить лидерство Великобритании в решении проблемы изменения климата».
Потенциальный сценарий будущего без ископаемого топлива предполагает электрификацию общего объема поставок более 840 ТВтч; три четверти из которых обеспечиваются за счет возобновляемых источников энергии, 10% - за счет атомных электростанций и 0% - за счет ископаемого топлива. Это примерно удвоит текущий общий объем поставок, а также текущий объем производства ядерной энергии в Великобритании.
В сценарии отчета «Гибкая ядерная энергия» ядерная энергия в первую очередь обеспечивает тепло для производства водорода и других видов топлива, которые необходимы для достижения декарбонизации Великобритании, при этом возобновляемые источники энергии обеспечивают основную часть производства электроэнергии, а когда выработка возобновляемых источников падает, ядерная энергия затем переключается на производство электричества для сети, что исключает необходимость иметь новые газовые электростанции, предназначенные только для использования в периоды низкой выработки возобновляемых источников энергии.
Соавторы Хуан Мэтьюз, Уильям Бодел и Грегг Батлер говорят, что в нынешней официальной модели развития Великобритании атом рассматривается как источник энергии с базовой нагрузкой, при этом генерация газа будет работать «лишь небольшой процент времени», и отмечают, что «кажущиеся дешевыми источники электроэнергии становятся дорогими, когда их коэффициент мощности снижается» также как и потенциальные затраты на сокращение производства энергии в периоды максимальной выработки возобновляемых источников.
«Одним из методов повышения гибкости ядерной энергетики является объединение ее с хранением тепла. Более высокие температуры, создаваемые некоторыми AMR (усовершенствованными модульными реакторами), делают их особенно подходящими для производства водорода и другого синтетического топлива, а также для отопления крупных промышленных объектов. Этот потенциал далее используется в нескольких концептуальных проектах AMR, в которых предусматривается термическое хранение расплавленной соли ... такое расположение реактора и теплового хранилища открывает перспективу более широкого коммерческого внедрения конечными пользователями благодаря значительной доступности экономичного, гибкого, полезного производства энергии, что должно быть исследовано», — говорится в отчете.
В нем поясняется, что концепция аккумулирования тепла основана на опыте использования солнечной тепловой энергии, «где она доказала свою эффективность и экономичность в странах с обильным солнечным светом… расплавленные соли используются для хранения тепла в больших изолированных силосах, а затем расплавленные соли пропускают через парогенераторы или теплообменники. Охлажденная расплавленная соль затем хранится в отдельных бункерах для использования в следующем цикле ... в качестве альтернативы тепло может храниться в больших изолированных массивах дешевых твердых материалов, таких как песок или гравий, которые нагреваются и обедняются расплавленными солями, но эта система имеет более низкий тепловой КПД, чем вариант с двумя резервуарами с расплавленной солью ... несколько концептуальных проектов AMR включают термическое хранение расплавленной соли в сочетании с установками преобразования энергии, мощность которых в три раза превышает мощность реактора. В периоды низкого спроса на электричество энергия направляется в хранилище тепла; в периоды высокого спроса эта накопленная тепловая энергия может быть преобразована в электричество вместе с мощностью реактора. Это обеспечивает непрерывную работу реакторной установки, обеспечивая при этом неограниченное следование за нагрузкой, в том числе при очень низких уровнях подачи электроэнергии в сеть».
В отчете правительству Великобритании рекомендуется уделить первоочередное внимание исследованиям, которые позволят провести углубленное изучение возможностей использования реакторов с тепловым аккумулятором. Также рекомендуется, чтобы правительственные оценки воздействия новых ядерных мощностей учитывали и включали применения когенерации, и говорится о том, что «правительство и промышленность должны стремиться уменьшить потребность в сокращении возобновляемой электроэнергии за счет использования когенерированного ядерного тепла для обеспечения производства водорода высокотемпературным электролизом, в дополнение к краткосрочному хранению», в то время как «планирование будущего ядерного развертывания должно предусматривать интегрированную систему, в которой ядерные и возобновляемые источники энергии работают в гармонии посредством когенерации и хранения энергии, в то время как планирование поставок энергии (а не только электричества) для инфраструктуры должно быть полностью скоординировано. чтобы наилучшим образом обеспечить наличие в Великобритании функциональной целостной системы».
В отношении потенциальных дальнейших шагов говорится, что «необходимы исследования и разработки в области технологии хранения тепловой энергии, поскольку техническая реализуемость этой технологии имеет решающее значение для достижения потенциальных экономических выгод от подхода гибкой ядерной энергетики».Зара Ходжсон добавляет:
«Наш анализ указывает на будущие перспективы создания гибкой энергетической системы, свободной от ископаемого топлива, которая объединяет синергетические преимущества возобновляемой энергии и когенерационной ядерной энергетики, поскольку технологии станут пригодными для внедрения в системе с настоящего момента до 2030 года, затем в 2040 году и наконец, полная реализация к 2050 году. Использование гибкости ядерной энергетики для получения большего, чем просто низкоуглеродная электроэнергия, является ключевой инновационной возможностью для Великобритании и дает перспективы лидерства в международных инициативах по нулевым выбросам и повышению энергетической безопасности».
