Подписанная в Дубае двумя десятками стран Декларация об увеличении в три раза к 2050 году мировой мощности ядерной энергетики потенциально может привести к резкому росту числа заказов на новые реакторы. Но авторы доклада Центра глобальной энергетической политики Колумбийского университета предупреждают о высокой исторической неопределенности стоимости строительства реакторов, грозящей охладить сегодняшний энтузиазм.
При этом данные указывают на то, что строить реакторы разучились в Европе и США, но научились в Азии и Китае.
В большинстве стран, собирающихся развивать ядерную энергетику, остается неопределенным важный фактор: прямые затраты на строительство нового ядерного реактора, пишут авторы доклада. Некоторые проекты сталкиваются с длительными задержками и высоким перерасходом средств из-за таких факторов, как неэффективное управление подрядчиками или необходимость корректировки спецификаций на этапе реализации для соответствия меняющимся нормативным требованиям.
Строительство реакторов в Соединенных Штатах имеет неоднозначную историю, включающую проекты, построенные менее чем за четыре года, а также проекты, в строительстве которых наблюдались задержки более 10 лет и огромный перерасход средств. Например, всего за 10 лет (1968–78 гг.) чистые затраты (затраты строительного проекта без учета каких-либо процентов) для проектов реакторов в США сильно варьировались: от примерно 2000 $\кВт до более 12 000 $/кВт. Сроки строительства также сильно различались: среди 45 энергетических реакторов США, строительство которых началось в период с 1966 по 1968 год, время ввода в коммерческую эксплуатацию варьировалось от менее четырех лет до почти 17 лет.
Проекты строительства реакторов в США в первые десятилетия развития атомной энергетики регулярно значительно превышали первоначальные бюджетные сметы. Из 75 атомных электростанций, построенных в период с 1966 по 1977 год, перерасход средств составил в среднем 207%. После аварии на Три-Майл-Айленде в 1979 году перерасход средств вырос, составив в среднем 250% для следующих 40 построенных электростанций.
Современные исследования показали, что основной вклад в перерасход средств и задержки строительства в 1970-х и 1980-х годах внесли снижение производительности труда и некоторые «мягкие» затраты, такие как надзор за трудом. На рисунке 1 показано увеличение средней продолжительности строительства за эти два десятилетия. Когда в конце 1970-х и начале 1980-х годов уровень инфляции порой превышал 10%, задержки в строительстве стали еще более разрушительными для экономики атомных электростанций.
Когда в 2009 году было одобрено строительство двух новейших реакторов Westinghouse AP1000 в Vogtle в Джорджии мощностью 1117 МВт, их стоимость оценивалась в $14 млрд, а срок строительства был рассчитан до 2016 и 2017 гг. Но в 2017 году реакторы даже близко не были завершены. Westinghouse объявила о банкротстве из-за убытков, понесенных в проектах, а коммунальные предприятия, строившие два AP1000 в Южной Каролине, решили не завершать их после затрат в $9 млрд. Согласно недавним отчетам, стоимость двух AP1000, первый из которых начал коммерческую эксплуатацию в июле 2023 года, превысит $30 млрд, что более чем вдвое увеличит как первоначальную сметную стоимость, так и время строительства.
Среди других строящихся западных реакторов высокого уровня, первых в своем роде (FOAK), французский EPR пережил еще более неблагоприятный исход, чем AP1000. Строительство первого EPR началось на площадке Олкилуото в Финляндии в 2005 году, а коммерческая эксплуатация началась только в апреле 2023 года. Сметная стоимость примерно в три раза превысила первоначальную смету. EPR, строящийся во Франции, отстает от графика более чем на 10 лет, а прогнозируемая стоимость выросла более чем в четыре раза по сравнению с первоначальной оценкой − до 13,2 миллиарда евро.
Однако с точки зрения глобальной картины ядерной энергетики две сборки AP1000 в США и установка EPR в Финляндии — это лишь три примера среди 68 реакторов, подключенных к национальным сетям в течение предыдущего десятилетия (с 2012 по 2022 год). Кроме того, как показано на рисунке 2, за последние несколько десятилетий другие конструкции реакторов строились серийно и в гораздо более короткие сроки, чем AP1000 или EPR, причем как в странах ОЭСР, так и в других странах. К ним относятся реакторы FOAK, такие как ABWR в Японии, где каждый из первых двух энергоблоков был построен за четыре года.
Хотя продолжительность строительства является полезным (и прозрачным) индикатором дисциплины команды, строящей данный реактор, она не то же самое, что стоимость, и может быть трудно точно выяснить, каковы были затраты на тот или иной проект. Как отмечается в исследовании Массачусетского технологического института, проведенном в 2018 году, в то время как четыре реактора APR1400, построенные южнокорейскими компаниями в Объединенных Арабских Эмиратах в период с 2012 по 2023 год (блок 4 приближается к коммерческой эксплуатации), по сообщениям, были заключены по цене контракта примерно 3500 $/кВт, неясно, какие расходы включены в это число, и во что реально обошлось южнокорейскому консорциуму строительство этих электростанций.
Исследование МЭА в 2021 году о достижении нулевых выбросов выявило большие различия в общих затратах на строительство ядерных реакторов в зависимости от региона их размещения. Оценка на 2020 год составила 2800 $/кВт для Китая и Индии, 5000 $/кВт для США и 6600 $/Вт для Европейского Союза.
Китай доказал свою способность строить АЭС всего за четыре года, но ожидается, что строительство в других регионах займет до восьми лет с момента начала стройки.
Время строительства (как показатель затрат на рабочую силу) остается ключевой переменной, влияющей на экономику атомных электростанций во всем мире, хотя другие технические и нетехнические факторы также будут влиять на будущую роль ядерной энергетики в достижении целей по нулевым выбросам.
Дополнительный фактор, влияющий на решение о начале строительства новых ядерных реакторов, − сравнение капитальных затрат на АЭС и ВИЭ-генерацию. Затраты на AP1000 в Джорджии примерно в 15–25 раз превышают удельные капитальные затраты на альтернативные источники энергии с нулевым выбросом углерода. Даже если бы строительство первых AP1000 или EPR соответствовало плановым затратам и срокам выполнения работ, неясно, были ли бы реакторы экономически конкурентоспособными с точки зрения LCOE с другими источниками электроэнергии, такими как возобновляемые источники энергии или даже с установками на ископаемом топливе, например, эффективными установками комбинированного цикла природного газа (NGCC).
С другой стороны, хотя расчетная LCOE для новых ветровых и солнечных проектов в Соединенных Штатах может быть ниже, чем у атомных электростанций, ветер и солнце не вносят такого же вклада, как диспетчеризуемые ресурсы, в удовлетворение растущего пикового спроса на электроэнергию и соответствие показателям надежности. Поскольку любой подход коммунальных предприятий к декарбонизации также должен обеспечивать доступность и надежность, некоторые компании рассматривают новые передовые ядерные установки в рамках стратегии декарбонизации даже с ожидаемым более высоким LCOE по сравнению с ветровой и солнечной энергией.
Анализ, проведенный Управлением кредитных программ (LPO) Министерства энергетики США, показал, что налоговая льгота IRA (Закон о снижении инфляции) изменит для реакторов FOAK величину LCOE со 102 $/МВтч) до 85 $/МВтч, а для следующих реакторов типа NOAK (типовые реакторы, Nth of the kind) снизит LCOE до $66/МВтч.
Анализ Принстонского университета Net Zero America показал возможность и приемлемость сохранения надежности энергосети США при чистых затратах на строительство АЭС от 5500-6400 $/кВт, а частные компании неоднократно заявляли о возможности достичь 2100 $/кВт. Однако смета затрат на ранних стадиях проектов весьма неопределенна.
Основные направления снижения стоимости АЭС − использование модульных конструкций, особенно для малых реакторов, и строительство однотипных реакторов на одной площадке. Например, южнокорейский проект APR1400 в Объединенных Арабских Эмиратах позволил снизить затраты на рабочую силу на 40% между строительством 1 и 4 энергоблоков.
По оценкам многих исследований, будущие затраты на реакторы в США обычно варьируются от 3000 до 6200 $/кВт, в зависимости от конструкции реактора и различных кривых снижения затрат.
Отраслевая группа SMR Start оценила FOAK для малых модульных реакторов (SMR) в 3800 $/кВт и предположила две разные кривые обучения — 10% и 15% — для NOAK после того, как будут построены 36 реакторных модулей. Затраты на NOAK оцениваются в 2500 $/кВт и 2000 $/кВт для каждой соответствующей кривой обучения.
Рабочая группа III МГЭИК умудрилась связать стоимость реакторов со сценариями потепления через графики обучения и настойчивость в строительстве в зависимости от усилий по сокращению выбросов. В шестом отчете об оценке, известном как AR6, приведены сценарии декарбонизации в восьми категориях от C1 до C8. C1 является наиболее амбициозным сценарием декарбонизации, в котором цель Парижского соглашения по удержанию температуры значительно ниже повышения на 1,5 °C с ограниченным превышением достигается к 2100 году. Сценарий С8 представляет собой противоположный конец спектра, при котором средние глобальные температуры повысятся более чем на 4 °C к 2100 году.
На рисунке 3 показаны средние капитальные затраты (в долларах США 2010 года) на новые атомные станции в Канаде, Китае, ЕС, Индии, Японии, Корее, России и США для этих сценариев.
В рамках сценариев категории C8 (красный) с политикой декарбонизации на низком уровне или вообще без нее, капитальные затраты на ядерную энергетику остаются высокими, поскольку стимулов для строительства дополнительных новых низкоуглеродистых ядерных мощностей практически нет, в этой категории сценариев не происходит обучения строительству и снижения затрат. Таким образом, затраты остаются высокими, а ввод новых мощностей − низким, что не позволяет реакторам конкурировать с другими более дешевыми источниками электроэнергии.
Средние капитальные затраты в Китае, ЕС, Индии, Японии, России и США, пишут авторы AR6, вырастут к 2050 году и составят от 4 361 $/кВт для сценариев потепления, которые ограничивают температуру до 2,5° C в этом столетии, до 8 100 $/кВт для сценариев, которые поддерживают повышение глобальной температуры на уровне 4 °C.
Самые высокие средние капитальные затраты по временным горизонтам отмечены в сценарии C1 в Корее и составляют 7 980 $/кВт. Однако, по прогнозам, Корея будет иметь наиболее стабильно дешевеющие новые ядерные мощности во всем диапазоне сценариев.
По мнению ИРТТЭК, приведенные выше прогнозы МГЭИК в отношении ядерной энергетики далеки от реальности и имеют явно политический подтекст. Например, прогноз МГЭИК ускоренного строительства АЭС в Индии и затухания его к 2100 году в Китае отражает нарастающую напряженность между США и Китаем.
На рисунке 5 показаны смоделированные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M) для новых атомных станций в тех же восьми регионах, рассмотренных выше, и по тем же сценариям сокращения выбросов.
***
Комментарий ИРТТЭК. Высокая стоимость строительства реакторов в США и Европе, а также особо жесткие экологические и административные ограничения, могут помешать строительству здесь большого числа реакторов. Хотя можно ожидать исключения в виде Франции, планирующей построить шесть новых больших реакторов. В быстро растущих азиатских странах, особенно в Китае и Индии, существует значительный спрос на атомные электростанции как надежный источник электроэнергии. Китай продемонстрировал, что может строить АЭС быстро и недорого.
На мировой рынок АЭС усиленно выдвигается Южная Корея, в которой принята программа стимулирования экспорта реакторов.
Наука развивается только там, где есть производство, а производство развивается там, где есть дешевая энергия. Доклад Центра глобальной энергетической политики Колумбийского университета в очередной раз подтверждает, может быть, еще слишком смелый, но логичный прогноз − прогресс человеческой цивилизации смещается с Запада на Восток, и России надо занять в этом прогрессе свое место.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК
Все материалы рубрики «Нефть и Газ»
29.12.2023
