Mocne argumenty przemawiające za energią jądrową w żegludze
Dążenie do dekarbonizacji żeglugi nie tylko stanowi poważne wyzwanie, ale także wydaje się wysoce nieprawdopodobne do realizacji w oparciu o obecnie opracowywane plany, uważa Jan Emblemsvag, profesor Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii. Jest on zwolennikiem zastosowania energii jądrowej do napędu statków. Przedstawia też mocne argumenty za włączeniem reaktorów jądrowych do miksu paliw alternatywnych, służących realizacji zielonej transformacji energetycznej w żegludze. Ostatnio swoje stanowisko przedstawił na letnim seminarium norweskiej firmy ubezpieczeniowej Gard („Making Waves – geopolitics, energy and the future of shopping”).

Zielony amoniak jest często przedstawiany jako rozwiązanie dekarbonizacji żeglugi i dużych przewoźników. Jest jednak drobny problem: jego objętość i „gęstość” energii, uważa cytowany profesor.Przykładem są duże kontenerowce (zabierające ponad 10 000 TEU). W 2020 r. po morzach pływało ich ok. 580. Zazwyczaj zużywały codziennie 250 – 350 ton ciężkiego oleju opałowego (HFO). Odpowiada to średniemu zapotrzebowaniu na energię 3 350 MWh dziennie (przelicznie: tona HFO ma wartość cieplną 11,2 MWh/tonę). Ponieważ amoniak ma wartość cieplną 5,2 MWh/t, każdy taki kontenerowiec wymagałby pod względem objętości po około dwa razy więcej zielonego amoniaku niż HFO.
Co równie istotne, produkcja zielonego amoniaku wymaga elektrolizy, tj. zużycia ok. 9-15 MWh/tonę. Aby zastąpić 1 TWh energii cieplnej w żegludze przy użyciu zielonego amoniaku potrzeba by (wpierw) zużycia 2,2 TWh energii elektrycznej, wylicza Emblemsvag. Tymczasem roczne globalne zużycie paliwa HFP wynosi ok. 300 mln ton. Opierając się na tych samych obliczeniach wynika, że do jego zastąpienia zielonym amoniakiem potrzeba by rocznie 7 778 TWh energii elektrycznej, czyli prawie 2,7 razy więcej niż wynosiła w 2021 r. całkowita produkcja tej energii w krajach UE (2 888 TWh).
Żegluga nuklearna?
Z tych powodów na stole, jako całkiem realna, jest opcja jądrowa w żegludze. Naturalny uran zawiera 3 miliony razy więcej energii niż węgiel, a tor – 3,5 mln razy więcej. Przejście na energię jądrową „w ogólności”, w tym w żegludze, nie powoduje emisji, ponieważ proces polega na rozszczepieniu jąder, a nie spalaniu paliwa. Kolejną zaletą energii jądrowej jest dostępność materiałów, ocenia profesor. Wreszcie, energia jądrowa zapewnia przewagę kosztową. Z własnych badaniach profesora wynika, że w przypadku tankowca Aframax (o nośności od 80 do 120 tysięcy DWT) operującego między Singapurem a Zatoką Perską opcja jądrowa może już teraz obniżyć koszty w porównaniu z HFO.
Energia jądrowa ma również możliwość dostarczania paliwa syntetycznego na konkurencyjnym poziomie. W elektrowni jądrowej Nine-Mile-Point w USA celem jest wyprodukowanie w ciągu 10 lat wodoru w cenie 1 USD / kg, co jest w rzeczywistości tańsze niż wodór z większości kopalnych źródeł energii, które oferują sam półprodukt w cenie 0,7-1,6 USD / kg.
W komentarzu Gard przypomina jednak, że raport UE z 2020 r. szczegółowo opisuje ryzykowność dzisiejszej polityki energetycznej ze względu na ograniczoną dostępność materiałów zarówno dla energii odnawialnej, jak i pojazdów elektrycznych. Kontrargumentem jest to, że uran może być jednak wydobywany bezpośrednio z wody morskiej i to w „ogromnych ilościach, przy rozsądnych kosztach”.
Dlaczego to nie działa?
A dlaczego energia jądrowa do tej pory nie trafiła do żeglugi komercyjnej? Ponad dekadę temu zbudowano trzy statki handlowe z takim o napędem, ale wszystkie okazały się nieopłacalne, z powodu kosztów eksploatacji „Kluczową różnicą jest teraz jednak konstrukcja reaktora”, odpowiada Jan Emblemsvag. Tamte statki, podobnie jak wojskowe, używały „jakiegoś rodzaju reaktora lekko wodnego” (LWR). Reaktory te wykorzystują uran jako paliwo i wodę jako chłodziwo. Aby zapewnić maksymalną sprawność cieplną, są one poddawane ciśnieniu. A ponieważ ciśnienie wprowadza ryzyko wybuchu, wprowadza się liczne mechanizmy bezpieczeństwa. W związku z tym reaktory są całkowicie bezpieczne, ale to dodatkowe bezpieczeństwo kosztuje.
Ponadto woda ma niską gęstość termiczną w porównaniu z innymi sugerowanymi obecnie czynnikami chłodzącymi, takimi jak ciekły ołów i stopiona sól. Utrudnia to projektowanie małych LWR o tak dużej wydajności, jak te wykorzystujące alternatywne chłodziwa. W związku z tym stosowanie LWR wymaga pewnej wielkości, aby być konkurencyjnym pod względem kosztów. „Modularyzacja i industrializacja poprawiły tę sytuację również w przypadku innych typów reaktorów”, stwierdza profesor.
Inna technologia
Zwraca on uwagę, że nowe konstrukcje reaktorów są z natury bezpieczniejsze niż te w przeszłości. To nie tylko sprawia, że sam pomysł posiadania reaktorów jądrowych na statkach handlowych jest wykonalny, ale także oszczędza koszty, ponieważ złożoność całego systemu reaktorów może zostać uproszczona. Przykładem tego były prace przeprowadzone w Oak Ridge National Laboratory w latach 60. i 70., gdzie tzw. reaktor ze stopioną solą (MSR) przewyższał typ LWR lub ciśnieniowy reaktor wodny (PWR) o prawie 20 proc. (oba są tańsze niż energia węglowa bez podatku węglowego).
W dodatku dzisiejsze technologie cyfrowe pozwalają na dokładniejsze i staranniejsze projektowanie samych reaktorów, ale także ułatwiają zupełnie nowe sposoby współpracy. W przeszłości statek jądrowy musiałby być całkowicie samowystarczalny pod względem załogi i jej kompetencji. Obecnie technologie zdalnego sterowania umożliwiają centrum kontroli na lądzie obsługę wielu statków, jeśli pojawi się coś, co wykracza poza zakres kompetencji załogi. Ponadto nowoczesna produkcja umożliwia bardziej efektywną produkcję większości komponentów, co dodatkowo obniża koszty. Można więc śmiało powiedzieć, że wczesne ruchy nuklearne w żegludze handlowej były w zasadzie zbyt wczesne. Dziś jednak nadszedł właściwy czas.