Яке місце для ядерної енергетики в енергетичному переході Oeconomicus
У найближчому горизонті бажано позбутися ядерної енергії у процесі виробництва електроенергії ?
Поки екологічні претензії, що відстоюють вуглецевий нейтралітет, та міжнародні угоди про скорочення викидів парникових газів множаться, ядерна енергетика розділяє більше ніж будь-коли. Однак його використання видається важливим для сталого енергетичного переходу, як доповнення до відновлюваних джерел енергії, а також для низької вартості.
Європейський Союз, керований екологічними амбіціями, на шляху до того, щоб стати піонером міжнародної зеленої політики. Зелений курс, оголошений в січні 2020 року Комісією, який має на меті "бути першим кліматично нейтральним континентом" (1), поновлює європейське співробітництво. Що стосується виробництва енергії, Європа розділена на два табори. Країни Північного Сходу, завдяки природній забезпеченості вугіллям, мають енергетичну суміш (*) переважно гірничодобувна та газова промисловість. Інші, такі як Франція, яка з 1970-х років інвестує значні кошти в свій ядерний флот, має переважно ядерну енергетичну суміш. Брюссель одночасно із Зеленою угодою оголосив, що "атомна енергетика буде виключена з фондів для кліматичного переходу" (2). Однак французька переважно ядерна траєкторія спочатку видається найбільш послідовною для досягнення вуглецевої нейтральності.
Дійсно, зі зменшенням викидів парникових газів (ПГ) на 4,2% у 2018 році (3), Здається, Франція знаходиться на правильному шляху, щоб виконати свою обіцянку досягти вуглецевого нейтралітету до 2050 року. Це країна з найнижчим рівнем викидів СО2 в Європі, відстаючи від Швеції. Ця ефективність пояснюється оптимізованою енергетичною сумішшю, з одного боку, збільшенням використання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), але також високою доступністю атомних електростанцій протягом періоду.
Однак, незважаючи на задовільні результати з точки зору енергетичного переходу, масове використання ядерної енергії обговорюється. Треба сказати, що кілька звинувачень роблять його неправим. З одного боку, загрози здоров’ю, спричинені електростанціями, такими як поводження з токсичними відходами, і тінь промислових катастроф, таких як Фукусіма та Чорнобиль. З іншого боку, застарілість парків з перебоями атомних електростанцій, що вимагається запланованою відсутністю технічного обслуговування та управління деградацією інфраструктури з часом. Побоювання здаються виправданими, і все ж ядерна енергетика дозволяє нам підтримувати мету дешевого виробництва безвуглецевої енергії.
Переривчасті відновлювані джерела енергії
У короткостроковій перспективі РЕ (вітрові, сонячні, біоенергетичні, гідроенергетичні) не можуть повністю замінити викопне паливо (вугілля, газ, ядерну енергію) у виробництві електроенергії. По своїй суті вони недостатньо гнучкі (****) реагувати на коливання попиту (***), а їх виробництво є занадто мінливим, щоб бути надійним. Вони можуть використовуватися на додаток до викопного палива, резервуючи, дозволяючи зменшити мінливість.
Лише сектори, якими можна дистанційно керувати, отже викопне паливо, дозволяють виробляти електроенергію на основі змін попиту. Зі збільшенням попиту в зимові місяці та мінімальним рівнем у літні місяці ми бачимо, що розвиток виробництва в різних секторах відновлюваних джерел енергії розвивається незалежно від ринкової тенденції. РЕ жорсткі через свою чутливість до природних небезпек. Таким чином, варіації у виробництві не залежать від ринкової тенденції, що виключає будь-яку можливість поєднання енергії без викопного палива.
Дійсно, рівень покриття споживання виробництвом вітроенергії збільшився за період з січня 2012 року по вересень 2019 року, охопивши 5,2% у листопаді 2016 року, 5,4% у листопаді 2017 року, 6,6% у листопаді 2018 року та 8% у листопаді 2019 року (4). Незважаючи на це збільшення частки вітрової енергії у покритті споживання, дуже велика мінливість у виробництві вітрової енергії вражає. Як розраховувати на засоби виробництва енергії, частка яких у загальному виробництві коливається від 0,8 до 25,8% за той самий місяць ? (4) Аналогічним чином, виробництво сонячної енергії характеризується дуже сильною сезонною складовою, з піками виробництва у літні місяці, де попит найменший.
Насправді використання чистої енергії у виробництві електроенергії повинно доповнюватися запасами або резервним резервом, тобто доповненням, яке бере на себе виробництво, коли його недостатньо для задоволення попиту. Резервне джерело енергії повинно бути гнучким та чуйним, оскільки його виробництво має адаптуватися в короткостроковій перспективі, що може зробити лише викопне паливо. Однак, оскільки використання ВДЕ вимагає додаткової викопної енергії, ядерна енергія, з точки зору викидів СО2 на вироблену кВт-год, є найбільш послідовним доповненням для підтримки низьковуглецевого виробництва. Дійсно, за один вироблений кВт-год атомна енергія виділяє 12 г СО2, тоді як вугілля при тій же кількості виробляє близько 820 г СО2 (6).
Кількість електроенергії та менша вартість
Для об'єктивного порівняння вартості ядерної енергії та ВДЕ недостатньо співвідносити вартість інфраструктури з її виробництвом енергії. Необхідно включити специфічні характеристики кожного з цих секторів, що призводить до певних наближень, а саме періодичність секторів, а також управління відходами та застаріла інфраструктура. Крім того, в ядерному випадку в довгостроковій перспективі ризик аварії та токсичність відходів повинні бути включені до вартості, вплив яких на біорізноманіття є неоціненним.
За даними Рахункової палати, вартість ядерного виробництва в 2016 році оцінюється у 50 євро за МВт-год (7). Фіксуються економічні витрати на оренду, експлуатацію, обслуговування, поводження з відходами та демонтаж. Але ця оцінка є приблизною через перерви в роботі електростанцій, технічне обслуговування та простої. Дійсно, оскільки вартість ядерного виробництва є перш за все фіксованою, наявність електростанцій сильно визначає виробничі витрати. Чим більше вони доступні, тим більше Вт · год вони виробляють за певних фіксованих витрат, і тим більше виробничі витрати на МВт-год зменшуються.
Надлишок виробництва електроенергії, частково дозволений атомною енергетикою, дозволяє Франції постачати Європу енергією без вуглецю. Фактично це провідний експортер електроенергії в Європі, баланс якого в 2018 році склав 60,2 ТВт-год (8).
Для порівняння, у 2016 році виробнича вартість офшорного вітру становила 145 євро за МВт-год, а наземного вітру - 57 євро за МВт-год. Що стосується фотоелектрики, то вартість виробництва дорівнює 74 євро за МВт-год. Так само, як і для ядерної енергії, РЕ через свою чутливість до природних небезпек іноді недоступні, що впливає на ефективні виробничі витрати.
Тому немає сенсу порівнювати ефективність цих різних секторів, порівнювати ціни періодично працюючого МВт-год, який надзвичайно чутливий до природних шкідливих явищ, із ціною програмованого МВт-год. Однією з основних характеристик РЕ є дуже висока мінливість їх виробництва електроенергії. І навпаки, атомна енергетика реагує на коливання попиту, коли лише ВДЕ не може їх задовольнити.
Оцінка рахунку за енергоносії
Однак необхідно оцінити рахунок за електроенергію країн, де потужність ВДЕ збільшена. Хоча РЕ може в довгостроковій перспективі повністю замінити регульовані енергії (**), встановлена потужність нічого не змінює в короткостроковій перспективі, а насправді лише сприяє збільшенню витрат на енергію.
Припустимо, що керовані енергії виробляють те, що виробляють РЕ, з яких вони знаходяться в потужності з точки зору встановленої потужності. Оскільки фіксована вартість електростанцій залишається незмінною, незалежно від виробленої МВт-год, рахунок залишається незмінним незалежно від того, виробляємо ми чи ні. Тож давайте подумаємо з точки зору змінної вартості. Змінна вартість ядерної енергії включає паливо та погіршення інфраструктури. Однак коефіцієнт деградації інфраструктури, який можна визначити як вартість амортизації, яка використовується для заміщення капіталу, використаного в t + n, є негативним у випадку ядерної енергетики. Дійсно, зменшення потужності реактора зношує його більше, ніж виробництво при тій же потужності.
Загальні витрати на виробництво електроенергії з енергетичною сумішшю, включаючи РЕ, дотримуватимуться такої формули: регульована фіксована вартість + поновлювана фіксована вартість. Виключивши РЕ, ми маємо формулу: контрольована фіксована вартість + контрольована змінна вартість.
Пам'ятайте, що вартість ядерного виробництва становить 50 євро/МВт-год проти 57 євро/МВт-год для берегової енергії вітру. За даними Рахункової палати, у 2013 році змінна вартість атомної енергії становила 6 євро/МВт-год (9).
Це означає, що за 1 МВт-год, вироблений РЕ, французи платять на 51 євро більше, ніж їм довелося б заплатити за ту ж суму, вироблену контрольованою енергією (**).
У 2018 році енергія вітру виробляла 27,8 ТВт-год (10). Якщо виключити із нашого розрахунку сукупні витрати, тим самим зменшивши рахунок, це обійдеться французам на 1,4 млрд євро дорожче, ніж якби електроенергія була вироблена атомною енергетикою.
Таким чином, виключення ядерної енергетики з енергетичного переходу означає, в короткостроковій перспективі, заміну її забруднюючою контрольованою енергією, на відміну від проекту вуглецевої нейтральності. Це також робить електроенергію дорожчою, збільшуючи потужність ВДЕ. Отже, в довгостроковій перспективі для досягнення цілі вуглецевої нейтральності оптимальний енергетичний комбінат доведеться диверсифікувати, щоб слабкі сторони різних енергетичних секторів, відновлюваних та контрольованих, компенсували один одного.
Зірочки:
(*) Енергетична суміш: склад виробництва електроенергії в країні відповідно до різних галузей енергетики.
(**) Керована енергія: енергія, виробництво якої можна контролювати на вимогу та дистанційно.
(***) Попит: кількість товару, спожитого економічними агентами за певну ціну.
(****) Гнучкість: реагування засобів виробництва на адаптацію до ринкових умов. Якщо попит високий, ми можемо виробляти більше.