В исследовании, проведенном учеными Мичиганского университета, оценивается возможность преобразования 245 действующих угольных электростанций (УЭС) США в усовершенствованные ядерные реакторы, предоставляя ценную информацию для политиков и компаний-операторов по достижению целей декарбонизации.
В 2022 г. на угольные электростанции приходилось почти 20 % от общего объема производства электроэнергии в США, что привело к выбросу 847 млн т CO2 − 55 % от общего объема выбросов CO2 в стране от энергетического сектора.
УЭС постепенно выводятся из эксплуатации во многих странах, в том числе и в США. Компании-операторы по всей стране включили в свои комплексные планы развития переход от угольной генерации к более чистым источникам энергии. Более того, некоторые компании-операторы поставили перед собой цель вывести из эксплуатации все УЭС в течение следующих 15 лет.
В рамках этого перехода необходимо перепрофилировать выведенные из эксплуатации УЭС на альтернативные экологически чистые источники, и одним из возможных вариантов является атомная энергетика, которая может обеспечить такую же стабильную базовую энергетическую нагрузку, как и угольная, но с нулевым уровнем выбросов углерода, говорится в исследовании.
Вместо создания новых площадок, преобразование действующих УЭС в АЭС позволит сэкономить время и деньги за счет использования существующего оборудования, например, линий электропередачи и компонентов энергосистемы. Окрестные населенные пункты также выиграют от такого перехода, сохранив рабочие места и налоговую базу в связи с постепенным отказом от угольных станций.
Новое исследование Мичиганского университета систематически оценивает потенциал перехода от угольной к атомной энергетике (C2N) в США с помощью программы размещения усовершенствованных реакторных установок (STAND). Программа STAND, разработанная Мичиганским университетом, Национальным центром совместных разработок реакторных инноваций, Аргоннской национальной лабораторией, Национальной лабораторией Айдахо и Окриджской национальной лабораторией, позволяет пользователям вводить социально-экономические факторы, параметры безопасности и расположения с целью выбора потенциальных площадок для размещения усовершенствованных ядерных реакторов.
«Способность указанной программы оценивать несколько участков одновременно, учитывая при этом множество целей, обеспечивает более масштабный и надежный анализ, чем предыдущие исследования, которые были сосредоточены на нескольких конкретных объектах», − отмечают исследователи.
245 действующих УЭС были классифицированы по двум разным группам в зависимости от их указанной мощности. «Поскольку усовершенствованные ядерные реакторы делятся по классам, например, микрореакторы, среднемасштабные реакторы и малые модульные реакторы, для плавного перехода к атомной энергетике необходимо соответствующим образом классифицировать УЭС с учетом их мощности», − говорится в исследовании.
Результаты показали широкий спектр уровней пригодности и компромиссов для разных площадок, что свидетельствует как о целесообразности, так и о сложности перехода от угольных мощностей к атомным. Для группы более низких электрических мощностей оценка целесообразности варьировалась от 51,52 до 84,31 из 100 при среднем значении 66,53. В группе более высоких электрических мощностей оценка целесообразности варьировалась от 47,29 до 76,92 при среднем значении 63,97.
Площадка УЭС R M Schahfer в штате Индиана оказалась наиболее подходящей для АЭС с электрической мощностью до 1 000 МВт(э), в то время как Петербургская генерирующая станция в штате Индиана заняла первое место среди площадок для высокой электрической мощности – более 1 000 МВт(э).
«Анализ, проведенный STAND, может быть полезен специалистам по энергетическому моделированию, заинтересованным лицам, политикам, компаниям-операторам и энергетической промышленности при принятии обоснованных решений, − сказано в заключении исследования. − Он обеспечивает нисходящий подход к оценке возможности C2N перехода на различных угольных площадках. Однако важно подчеркнуть, что перед принятием окончательных решений, связанных с лицензированием реакторов, необходимо провести дополнительные полевые геологические исследования, экологические экспертизы и обеспечить вовлечение населения».