Produkcja energii i ciepła – elektrownie i ciepłownie jądrowe
Jak można wykorzystać energię z reaktorów jądrowych? Jej głównym praktycznym zastosowaniem jest wytwarzanie energii elektrycznej. W tym wypadku elektrownia jądrowa przewyższa konwencjonalne elektrownie na kilka sposobów. Elektrownia konwencjonalna wykorzystuje węgiel do produkcji pary, natomiast elektrownia jądrowa wykorzystuje energię uwolnioną w wyniku rozszczepienia jąder uranu-235. Oznacza to, że konwencjonalna elektrownia zawsze musi być budowana w pobliżu zagłębia węglowego lub miejsca, do którego można dostarczać duże ilości węgla, aby można było łatwo uzupełnić zapasy paliwa. Elektrownia jądrowa może zostać zbudowana w dowolnym miejscu, w którym dostępna jest wystarczająca ilość wody chłodzącej. Ale produkcja energii elektrycznej to nie jest jedyne możliwe zastosowanie dużych energetycznych reaktorów jądrowych.
Elektrociepłownie jądrowe
Okazuje się, że energia jądrowa jest konkurencyjna także w zastosowaniach ciepłowniczych (np. do ogrzewania miast). Można wykorzystywać także ciepło do celów przemysłowych, np. w zakładach chemicznych czy do produkcji wodoru. Według Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej 43 reaktory jądrowe – głównie w Europie Wschodniej i Rosji – oprócz wytwarzania energii elektrycznej dostarczają (lub dostarczały) ciepło sieciowe. Układy kogeneracyjne (tzn. jednocześnie produkujące energię elektryczną i cieplną) są bardziej atrakcyjne dla nowo projektowanych reaktorów jądrowych o małej i średniej mocy, ponieważ ich projekty zawierają ulepszone funkcje bezpieczeństwa, są mniejszą inwestycją, a tym samym stwarzają mniejsze ryzyko finansowe i mogą być łatwiejsze do zlokalizowania bliżej użytkowników końcowych.
Ciepłownictwo oparte na energii jądrowej wydaje się obiecujące dla obszarów miejskich, szczególnie tam, gdzie występują problemy związane z zanieczyszczonym powietrzem i emisją gazów cieplarnianych uwalnianych ze spalania paliw kopalnych. Korzyści z dostarczania ciepła z elektrociepłowni jądrowej to oszczędność paliwa, poprawa stanu środowiska i redukcja ciepła odprowadzanego do atmosfery. Warto wiedzieć, że prawie dwie trzecie ciepła wytwarzanego w konwencjonalnej elektrowni jądrowej jest uwalniane do środowiska. Dobrze zaprojektowana elektrociepłownia jądrowa (gdzie produkowane są energia elektryczna i ciepło) może zwiększyć efektywność energetyczną z około 33%, dla elektrowni jądrowej bez kogeneracji, do 80%.
Ciekawostka
Elektrociepłownia jądrowa Beznau w Szwajcarii, posiadająca dwa bloki jądrowe o mocy 365 MWe każdy, od 1984 roku z powodzeniem, oprócz energii elektrycznej, dostarcza ciepło sieciowe. EJ Beznau dostarcza 80 MWth ciepła do domów i przemysłu przez 80-kilometrową sieć obsługującą 11 miast! Zmniejsza to wpływ elektrowni na temperaturę wody w rzece Aar i zapewnia jedenastu okolicznym gminom do 150 GWh bezemisyjnego ciepła rocznie.
Wartość energetyczna średnio 142 GWh rocznie dostarczonego ciepła z EJ Beznau jest mniej więcej równoważna spaleniu 14 200 000 m3 gazu ziemnego, co daje średnio ponad 5800 m3 rocznej oszczędności zużycia gazu ziemnego dla każdego z ponad 2400 podłączonych domów i klientów!
Warto zapamiętać termin - kogeneracja!
Kogeneracja oznacza jednoczesne produkowanie energii elektrycznej i ciepła z jednego źródła. Ciepło, które jest generowane jako produkt uboczny wytwarzania energii elektrycznej, jest odzyskiwane i wykorzystywane do ogrzewania pomieszczeń, podgrzewania wody lub innych procesów przemysłowych. Kogeneracja może zwiększyć ogólną efektywność wykorzystania energii i zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych.