Jaderná elektrárna Neckarwestheim poběží i v roce 2023 (zdroj ENBW).

Německá vláda teprve nyní připustila, že by mohly tři poslední provozované německé jaderné reaktory fungovat alespoň do dubna 2023, aby mohly přispět k překonání nejnáročnějšího zimního období. Německý ministr průmyslu, energetiky a klimatu Robert Habeck velice dlouho trval na tom, že jaderné bloky je třeba vypnout podle plánu na konci roku. Hlásal, že ničemu nemohou pomoci a jediné, na co byl ochoten přistoupit bylo, že by zůstaly po vypnutí v pohotovosti pro případ krize. Tyto názory prezentoval i v situaci, kdy i odborníci ministerstva potvrzovali, že by prodloužený provoz velmi významně přispěl ke stabilitě elektroenergetické soustavy zvláště na jihu v průmyslovém Bavorsku. Reaktory by zároveň pomohly snížit spotřebu plynu a tím i snížily jeho cenu i cenu elektřiny. Než se podrobněji podíváme na současnou situaci, připomeňme si historii německé jaderné energetiky.

Historie jaderné energetiky v Německu

Podobně jako ve Francii se i v Německu v sedmdesátých letech minulého století prosadila energetická koncepce založená na využívání jaderné energie. Byla to reakce na ropnou krizi v roce 1973. Ta byla vyvolána válkou mezi arabskými státy a Izraelem. Následné embargo vývozu ropy arabskými státy do států, které podporovaly Izrael, snížení těžby ropy státy OPEC a další doprovodné ekonomické dopady způsobily dramatické zvýšení ceny energetických surovin a energetickou i ekonomickou krizi.

Reakcí na tyto události byla u celé řady vyspělých států snaha o snížení závislosti na dovozu fosilních paliv. Jednou z možností byla právě jaderná energetika, která se právě začínala rozvíjet. V té době probíhal přechod od reaktorů první generace k reaktorům generace druhé a zvětšoval se postupně i výkon budovaných reaktorů. Technologie se tak dostala na dostatečně vysokou úroveň, která v principu umožňovala masivní nasazení.

Právě Francie a Německo byly na čele technologického i průmyslového rozvoje, a to i v oblasti výzkumu jaderných technologií. Oba zmíněné státy při rozvoji jaderného výzkumu i průmyslu velice úzce spolupracovaly. Hlavně dvě jejich firmy Framatom a Siemens, které se dostaly na špičkovou úroveň i v této oblasti. Těmto firmám se podařilo vyvíjet stále lepší reaktory se stále vyšším výkonem. Výkon těch nejmodernějších se blížil hodnotě 1,5 GWe. Kromě špičkových reaktorů II. generace se v Německu i Francii se realizoval špičkový výzkum v oblasti pokročilých jaderných technologií. Zmiňme například rychle sodíkové reaktory Phénix a Superphénix ve Francii a vysokoteplotní plynem chlazené reaktory s kulovým ložem v Německu.

Bohužel se v osmdesátých, a hlavně devadesátých letech vývoj ve Francii a Německu začal ubírat rozdílným směrem. Zelení protijaderní aktivisté zpomalili vývoj jaderné energetiky v obou těchto zemích. Ve Francii se tak podařilo zastavit vývoj rychlých sodíkových reaktorů, ale jadernou energetiku, která byla schopna dodávat přes 70 % elektřiny Francie nakonec vybudovala. V Německu se však zrealizoval vývoj, který dospěl k úplném odchodu od jaderné energetiky i výzkumu v této oblasti. Německo tak zrušilo společný vývoj reaktorů III. generace, který připravovaly firmy Framatom a Siemens. Reaktor III. generace EPR se tak stal čistě francouzskou záležitostí. I tak však nakonec Německo získávalo v maximu až třetinu elektřiny z jaderných bloků, a hlavně v průmyslovém Bavorsku šlo o zásadní zdroj elektřiny. Podívejme se, jak se dospělo k německé Energiewende.

Historie německé Energiewende

V Německu získaly v osmdesátých letech velmi silný vliv zelená protijaderné aktivistická hnutí. Připomeňme, že původní Greenpeace bylo dominantně hnutí proti jaderným zbraním a v rámci představy, že jaderné zbraně jsou vlastně i jaderná energetika, se zelená hnutí spojila s extrémně protijadernou ideologií. Jak říká Dana Drábová, je to přesně podle pořekadla, hodinky jsou stejné jako holínky, obojí se natahují. A zelení protijaderní aktivisté nerozlišují mezi jadernou bombou a jadernou elektrárnou. A právě v Německu, do jisté míry i kvůli jeho historii, se velmi silné protiválečné hnutí a hnutí proti jaderným zbraním přetavilo i ve velmi silné hnutí proti jaderné energetice. Protijaderní aktivisté dokázali velice dobře využívat různých právních kliček v souvislosti se stavebními řízeními a dokázali tak dosáhnout i zastavení již dokončené jaderné elektrárny Mülheim-Kärlichpo po necelých dvou letech provozu v letech 1986 až 1988. A nakonec natrvalo zabránili opětnému spuštění tohoto varného reaktoru s výkonem 1300 MWe.

V roce 1998, kdy se k moci dostala koalice Zelených a SPD, se stal odchod od jaderné energetiky oficiální politikou a nastoupila se cesta k Energiewende. Její hlavní prioritou bylo odstavení jaderných elektráren a teprve v druhém pořadí omezení emisí. Postupně se ustavil scénář a na začátku tohoto století zmíněná koalice stanovila termín uzavření všech jaderných bloků do roku 2022. S blížícím se rokem 2010 se postupně ukazovalo, že potenciální náhrada jaderných reaktorů jinými zdroji a výstavba potřebných vedení ze severu na jih nepostupuje tak rychle, jak se předpokládalo. Zároveň se k moci dostal koalice vedená CDU/CSU. Ta sice odchod od jádra nezrušila, ale odložila úplné uzavření jaderných bloků zhruba o deset let. Vyjednala se dohoda mezi vládou a provozovateli jaderných zdrojů, že za možnost prodloužení provozu budou odvádět speciální daň.

V roce 2011 došlo k zemětřesení a cunami v Japonsku, které vedlo k havárii v jaderné elektrárně Fukušima I. V Německu se právě v té době připravovali k volbám. Kancléřce Angele Merkelové bylo jasné, že právě toto téma se stává rozhodujícím, které by mohlo způsobit její porážku a zajistit vítězství Zelených. Rozhodla tak o okamžitém návratu k původnímu scénáři odchodu od jaderných zdrojů.

Aby bylo možné nahradit odstavované jaderné bloky, bylo potřeba postavit co největší kapacity obnovitelných zdrojů, hlavně větrných a solárních. To však nestačí a pro dobu, kdy nefouká a nesvítí, je potřeba mít jiné zdroje. Proto se budovaly i značné kapacity nových fosilních zdrojů, dominantně plynových, ale také uhelných. Nejvhodnější podmínky pro větrné elektrárny jsou u pobřeží moře na severu Německa. Klíčová je tak i výstavba vedení vysokého napětí ze severu na jih. Zmíněná náhrada se budovala ještě před tím, než došlo k odstavování jaderných a starších uhelných zdrojů. V druhé polovině desátých let tak nastal v Evropské unii přebytek kapacit, který způsobil nízkou cenu elektřiny zvláště v době, kdy hodně fouká nebo svítí Slunce. Vytvořilo to tak i v dalších státech, zvláště u sousedů Německa, situaci, že se bez dotací nevyplatila žádná stavba nových energetických zdrojů a urychlilo se odstavení některých už existujících.

Německá Energiewende se bez fosilních zdrojů, hlavně plynu, neobejde. Uhelná elektrárna Neurath (zdroj RWE).

Vzhledem k tomu, že Německo počítalo s tím, že po odstavení jaderných bloků bude v budoucnu nahrazovat plynovými i ty uhelné, bylo jasné, že potřebuje zajistit velké množství co nejlevnějšího plynu. To byl důvod výstavby plynovodů Nordstream I a II a vytvoření extrémní závislosti Německa a do značné míry celé Evropské unie na plynu z Ruska.

Jak se může vyvíjet situace s německými jadernými reaktory?

Podívejme se, jaké možnosti se nabízejí Německu s využitím jeho jaderných reaktorů. První možností je trvat na původním rozvrhu Energiewende a odstavit reaktory na konci tohoto roku. Ekvivalentní tomu je návrh ministra Habecka, aby se bloky odstavily a byly zálohou jen pro krizové situace. V rámci provozu mohou moderní reaktory měnit výkon v poměrně širokém rozsahu a velmi efektivně přispívat k regulaci sítě. Nejsou však určeny na formu provozu, kdy jsou vypnuty a zapínají se jen v případě nečekaných událostí. To není vhodný režim z technologického, bezpečnostního i ekonomického hlediska.

Druhou možností je, že se prodlouží provoz dvou nebo dokonce tří reaktorů, které jsou poslední v provozu, přes kritické zimní období. Dva reaktory, které jsou na jihu Německa, jsou zásadní pro stabilitu sítě v těchto průmyslových částech. Třetí je na severu a není tak důležitý. Pro prodloužení provozu o několik měsíců lze využít palivo, které je už v aktivní zóně. Efektivní využití (vyhoření) tohoto paliva a přizpůsobení provozu podmínkám umožní co nejlépe podpořit stabilitu elektrické sítě a úsporu plynu, který by se jinak spálil v plynových elektrárnách. Právě na takovou variantu nakonec nedávno přistoupila německá politická reprezentace a ohlásila prodloužení provozu do poloviny dubna. To, že ji připustili i Zelení ve vládnoucí koalici, je velmi důležité, protože je tato možnost podmíněna změnou zákonů, které odstavení reaktorů do roku 2022 obsahují, a i splněním podmínek jaderného regulátora pro další provoz.

Třetí možností je, že se prodlouží provoz tří nebo dokonce šesti reaktorů na delší dobu, nejen roky, spíše desetiletí. Prodloužení na krátkou dobu, pár let, nemá smysl, a to nejen z ekonomického pohledu. Je totiž nutné obnovit produkci paliva. Výhodou je, že v Německu je závod produkující jaderné palivo, který je schopen zajistit palivové soubory pro německé reaktory. Ovšem obnovení jeho produkce by trvalo déle než rok. Zároveň je potřeba realizovat servis pro dlouhodobější provoz a všechny potřebné dokumenty úřadu pro jadernou bezpečnost. Všechno zmíněné potřebuje úsilí, které se vyplatí pouze při dostatečně dlouhém provozováním jaderných bloků.

Šest reaktorů, tři z nich jsou ještě v provozu a tři byly odstaveny na konci minulého roku, je moderních a na velmi dobré bezpečnostní a technologické úrovni. Jejich stáří je okolo třiceti let a nejméně dvacet let mohou ještě bezpečně a spolehlivě dodávat elektřinu. Pochopitelně by pro Německo i celou Evropskou unii bylo nejlépe, kdyby tyto reaktory běžely zmíněné dvě desetiletí. Ještě lépe by bylo, kdyby se Německo nakonec k jaderné energetice vrátilo. Bohužel se jen těžko dá předpokládat, že by se u německých politických elit objevila sebereflexe, přiznaly chybu a snažily se ji napravit.

Francouzská jaderná elektrárna Chooz (zdroj EDF).

Problémy s francouzskými jadernými reaktory v tomto roce

V letošním roce evropskou energetiku velmi silně ovlivňují problémy francouzské jaderné flotily. Podívejme se, jaké jsou jejich příčiny. Výměny paliva a další plánované odstávky jaderných bloků se většinou cílí na letní období, kdy je ve Francii nejnižší spotřeba. Ve Francii je hodně velký rozdíl mezi zimní a letní spotřebou. Přispívá k tomu i to, že se zde hodně topí elektřinou. Na rozdíl od Německa nebo i nás, tak mají i v oblasti vytápění malé emise a spotřebu fosilních paliv.

V minulých dvou letech se kvůli pandemii COVID-19 odkládaly plánované kontroly, servis i výměna paliva, aby se omezil přístup vnějších pracovníků a pravděpodobnost šíření nemoci v elektrárnách. Proto se odstávky koncentrovaly na letošní léto. Neplánovaně pak přišlo odhalení napěťové koroze a mikroskopických trhlinek v blízkosti svarů na potrubí bezpečnostního vstřikovacího systému u některých reaktorů. Šlo o novější typ reaktorů a je potřeba zkontrolovat všechny bloky stejného typu. Je třeba zjistit, jaký je původ trhlinek a jestli se vyvíjejí nebo jsou stále stejné a jejich objev umožnilo zlepšení nedestrukčních metod analýzy svarů. Koncem července francouzský jaderný regulátor schválil odsouhlasil firmě EDF výsledky analýz a plán řešení tohoto problému. Společnost tak slíbila, že by do přelomu roku mohla většinou odstavených bloků rozběhnout. Reálné termíny však mohou silně ovlivnit stávky, ke kterým ve Francii i na jaderných elektrárnách došlo. Stále tak není jisté, v jaké míře dokáže francouzská jaderná energetika přispět k řešení kritické situace evropské energetiky během této zimy.

Je třeba zmínit, že řada problémů ve francouzské jaderné energetice byla způsobena silným tlakem protijaderných aktivistů a nejistotě v budoucí energetické koncepci. Vedlo to k tomu, že se ohlašovalo snížení podílu jaderných zdrojů na výrobě elektřiny k hodnotě 50 %, jaderné bloky se neměly provozovat déle než 40 let. To pochopitelně nevedlo k tomu, aby se provozovatel snažil zajistit co největší péčí dlouhodobé provozování.

Už minulá zima dramaticky změnila postoj francouzské společnosti a politického vedení k energetice. Vrací se nyní k intenzivnímu využívání jádra a plánuje i výstavbu nových bloků. Při překonávání letošní zimy se mohou objevit problémy, ale jistota dlouhodobého využívání stávajících bloků a podpora výstavby nových by měla přinést stabilitu a jistotu.

I belgická elektrárna Doel poběží déle (zdroj Alexandre Jacquemin/Creative Commons).

V současné době se pracuje na možnosti zjednodušení schvalovacího procesu pro výstavbu nových bloků v místech sousedících s již existujícími jadernými elektrárnami. Jako první by se mohly stavět dva nové bloky ve stávající elektrárně Penly.

Jak už bylo zmíněno, v létě není potřeba tak velký výkon. Proto nemusí být problém, když problémy s vysokou teplotou a nedostatkem vody v řekách porostou. Případně se situace může vyřešit výstavbou chladících věží, které zatím francouzské elektrárny většinou nemají. Je tak velmi pravděpodobné, že velmi úspěšný francouzský nízkoemisní mix bude pokračovat. Velmi zajímavé bude srovnání vývoje energetiky ve Francii a Německu.

Závěr

Evropská unie se kvůli extrémní ideologizaci energetiky, kdy místo respektování fyzikální a technologické reality dávala na první místo zelenou ideologii, dostala do obrovských problémů, které ohrožují její sociální, ekonomickou i politickou integritu. Jedním z hlavních viníků je Německo a jeho Energiewende. Jeho problémy se kvůli jeho velké ekonomické váze přeneslo i k jeho sousedům. Zatím se však bohužel nezdá, že by na úrovni Evropské unie nebo dokonce v Německu došlo k nějaké sebereflexi.

Reálně je třeba současnou krizi evropské energetiky a její závislost na fosilních zdrojích řešit v krátkodobém a dlouhodobém horizontu. Zásadně je potřeba respektovat jako hlavní podmínku, že se nebudou domácí uhelné zdroje vypínat dříve, než se za ně vybuduje nízkoemisní náhrada. Ta musí zajistit nejen celkovou náhradu výroby, ale dodávky elektřiny v každé denní době a ročním období. V krátkodobém horizontu je potřeba využít veškerý potenciál existujících zdrojů, schopnosti regulace a úspor. Je tak potřeba nevypínat jaderné bloky, které mohou ještě řadu let i desetiletí spolehlivě a bezpečně dodávat elektřinu.

V dlouhodobé perspektivě je třeba vybudovat efektivní a spolehlivý nízkoemisní mix založený na kombinaci jaderných a obnovitelných zdrojů. Pro Evropskou unii to znamená obnovit své kompetence v oblasti jaderných technologií. Je velmi důležité, aby se Česko do tohoto úsilí zapojilo.

Na závěr bych se rád podělil o jeden svůj osobní názor. Nejsem politolog a jde o hypotézu z oblasti „co by bylo, kdyby …“, takže k ní přistupujte s nadhledem. Můj osobní názor je, že kdyby Německo vlivem zelené ideologie nerealizovalo Energiewende a nestalo se totálně závislým na ruském plynu, tak by se Putin na konci února 2022 vtrhnout na Ukrajinu neodvážil. Počítal s tím, že mu Ukrajina nedokáže déle vzdorovat a Německo kvůli své extrémně velké energetické závislosti na něm zajistí, že reakce Evropské unie na invazi bude slabá.

Nedávno vyšla v rámci populárních brožur AV ČR naše publikace o malých modulárních reaktorech (v češtině) a populární kniha s názvem „Nuclear Physics in Everyday Life“ (v angličtině), kterou jsme s kolegy vytvořili v rámci Evropské společnosti pro jadernou fyziku NuPECC.