Hybridní projekty OZE a SMR

Hybridní elektrárny založené na kombinaci malého modulárního jaderného reaktoru (SMR – small modular reactor) a větrné nebo fotovoltaické elektrárny řeší problém nestability obnovitelných zdrojů a mohly by se v budoucnosti stát ideálním zdrojem pro zvýšení spolehlivosti dodávek bezemisní elektřiny. 

Jeden z prvních průmyslových projektů tohoto druhu má vzniknout v severním Walesu poblíž přístavu Wylfa. Britská společnost Shearwater Energy a americká NuScale předpokládají, že hybridní elektrárna tvořená SMR a větrným parkem o výkonu 3 GW_e začne vyrábět elektřinu už v roce 2027. Náklady mají být výrazně nižší než u klasické jaderné elektrárny a výkonnostní charakteristiky srovnatelné s nejmodernějšími tepelnými elektrárnami. Vedlejším produktem má být výroba více než 300 tisíc tun zeleného vodíku ročně určeného k využití v dopravě (termínem „zelený“ se označuje vodík vyrobený elektrolýzou, při které je použita elektřina z bezemisního zdroje). Až 75 % dodávek při výstavbě zařízení by mělo pocházet z Velké Británie, SMR jednotku dodá NuScale, která se v srpnu loňského roku stala vůbec prvním vývojářem SMR, který má certifikaci americké jaderné regulační komise.

První SMR již letos?

Svůj první projekt chystá NuScale odstartovat již letos v americkém státě Idaho. Technologie je založená na tlakovodním reaktoru s komponenty pro výrobu páry a s výměníkem tepla, které jsou umístěné v jednom integrovaném modulu. Modul má generovat 77 MW_e, dvanáctimodulová elektrárna počítá s výkonem 924 MW_e. NuScale má v současnosti podepsaných 18 dohod s potenciálními partnery v 11 zemích po celém světě, mezi nimi i s českou energetickou společností ČEZ.

Investoři se zajímají

Kombinaci SMR a obnovitelných zdrojů předpokládá i technologie společnosti TerraPower, kterou založil miliardář Bill Gates a která vyvíjí SMR na bázi kapalného sodíkového chladiva. Investici ve výši 250 milionů USD do této společnosti nedávno oznámila SK Group, což je druhý největší jihokorejský průmyslový koncern. Skupina, která se zavázala snížit do roku 2030 emise uhlíku o 200 milionů tun (1 % celosvětového cíle), tak získá možnost realizovat komerční projekty Natrium SFR společnostiTerraPower v Koreji a v celé jihovýchodní Asii. Technologie Natrium SFR přenáší teplo uvolněné při jaderném štěpení do kapalného sodíkového chladiva, v parogenerátoru vzniklá pára poté slouží k výrobě elektřiny. TerraPower tvrdí, že tato technologie čtvrté generace nabízí výrazné zlepšení bezpečnosti a snížení nákladů ve srovnání se současnými jadernými reaktory. Natrium SFR navíc umožňuje skladovat přebytečnou energii v roztavené soli, což reaktoru dovolí rychle měnit výkon a tím celý systém kombinovat právě s obnovitelnými zdroji.

Další SMR v Číně

Pozadu ve vývoji SMR technologií není ani Čína, která zahájila výstavbu Linglong One, svého prvního komerčního projektu SMR. Šanghajský institut aplikované fyziky, který je součástí Čínské akademie věd, kromě toho získal souhlas ministerstva ekologie a životního prostředí pro spuštění experimentálního malého reaktoru na bázi roztavené soli, do jehož vývoje Čína investovala už 444 milionů USD. Jde o reaktor s tekutým fluoridem thoria označený jako TMSR. Dokončení jeho prototypu o výkonu 2 MW_t ve městě Wuwei v provincii Gans se plánuje na rok 2024. Zařízení bude používat palivo obohacené na méně než 20 % U-235 a thorium o hmotnosti asi 50 kilogramů. Palivová sůl by měla vydržet 5 až 8 let. Pokud se provoz TMSR-LF1 osvědčí, chce Čína postavit do roku 2030 reaktor s kapacitou 373 MW_t. Vzhledem k tomu, že tento typ reaktoru nepotřebuje k chlazení vodu, bude schopen fungovat například i v pouštních oblastech západní Číny, kde doplní větrné a solární elektrárny.

Šest projektů v UK

Do inovativních jaderných technologií se rozhodla investovat i vláda Spojeného království, která založila fond ve výši 3,3 milionu liber. Téměř 2,5 milionu liber půjde na šest projektů vyvíjejících pokročilé modulární reaktory (AMR), které budou využívat nová paliva, chladiva a systémy k výrobě tepla a elektřiny pro průmyslové využití. Mezi úspěšnými žadateli je i projekt koordinovaný britsko-japonským týmem, který navrhuje vysokoteplotní plynový reaktor.

Mezinárodní energetická agentura ve svém scénáři nulových emisí počítá s tím, že v komerčním měřítku se první SMR začnou uplatňovat do konce tohoto desetiletí a trhy naplno zasáhnou kolem roku 2035, kdy významně přispějí k dekarbonizaci výroby elektřiny, tepla a vodíku.

Zdroje:

https://world-nuclear-news.org/Articles/UK-firm-plans-wind-SMR-hybrid-system-with-NuScale

https://renewablesnow.com/news/shearwater-nuscale-join-hands-for-3-gw-nuclear-wind-hybrid-in-wales-728152/

https://www.utilitydive.com/news/nrc-certifies-nuscale-small-modular-reactor-design-SMR-nuclear-us/628519/

https://www.world-energy.org/article/26572.html

https://eng.sk.com/news/sk-invests-in-bill-gates-terrapower-to-acceler-ate-transition-to-net-zero

https://www.reuters.com/business/sustainable-business/south-koreas-sk-invests-250-mln-bill-gates-terrapower-nuclear-power-tech-2022-08-15/

https://www.world-energy.org/article/26521.html

https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Chinese-molten-salt-reactor-cleared-for-start-up

https://allsourceanalysis.com/wp-content/uploads/2020/09/SR-CH-Thorium-Molten-Salt-Reactor-TMSR-LF1-Minqin-County-China.pdf

https://www.resilience.org/stories/2021-08-22/whatever-happened-to-chinas-revolutionary-molten-salt-nuclear-reactor-program/

https://www.world-energy.org/article/26319.html

https://www.iea.org/reports/clean-energy-technology-innovation