Koszty wdrożenia energetyki jądrowej

Oszacowanie kosztów budowy elektrowni jądrowej jest zadaniem szczególnie trudnym z uwagi na skalę projektu oraz ryzyka, o których mowa w artykule. W praktyce do porównań stosuje się koszty budowy bez kosztów finansowania (tzw. overnight cost) w przeliczeniu na jednostkę mocy zainstalowanej. Dostępne dane historyczne pokazują bardzo dużą rozbieżność wartości, a dane podawane przez dostawców technologii są często nieprecyzyjnie zdefiniowane. Poniżej przedstawiono jednostkowe nakłady inwestycyjne wykorzystane przez autorów Programu Polskiej Energetyki Jądrowej w 2020 r.

Przedstawione dane wskazują jednoznacznie, że budowa elektrowni jądrowej jest prawie dwukrotnie droższa od budowy farmy wiatrowej na morzu i ponad dziewięć razy droższa od budowy elektrowni gazowej. Wysoka cena elektrowni jądrowej w Europie wynika z bardzo wysokich wymagań w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej jakie zostały wprowadzone w państwa UE.

Na podstawie powyższych danych można oszacować wysokość nakładów inwestycyjnych dla dwóch projektów przygotowywanych w Polsce. Budowa trzech reaktorów AP1000 o mocy 1 MW każdy (łącznie 3 600 MW) będzie zatem kosztowała ponad 80 mld PLN. W przypadku projektu rozwijanego przez ZE PAK, PGE oraz KHNP koszt budowy co najmniej dwóch reaktorów o łącznej mocy 2 800 MW wyniesie blisko 60 mld PLN. Dla porównania dochody budżetu Polski w 2022 roku oszacowano na ponad 464 mld PLN.

Należy pamiętać, że koszty te dotyczą wyłącznie budowy elektrowni. Nie uwzględniają dodatkowych kosztów związanych z budową, takich jak budowa/rozwój dozoru jądrowego oraz innych instytucji niezbędnych do jej funkcjonowania, budowy zaplecza badawczo-rozwojowego, edukacyjnego i pozostałych kosztów przygotowawczych.

- Piotr Hałoń, Senior Manager, Risk Advisory, Deloitte.

Przy tak wysokich kwotach istotną rolę odgrywają koszty kapitału zwane inaczej kosztami finansowania. Koszt kapitału dzieli się na koszt kapitału własnego oraz koszty kapitału obcego. W przypadku długoterminowych i kosztownych projektów konieczne jest, aby koszt kapitału był stosunkowo niski. Jest to możliwe, gdy inwestorem jest podmiot powiązany ze Skarbem Państwa, ponieważ państwa mają niższe koszty kapitału niż podmioty prywatne. Dlatego też większość elektrowni jądrowych w Europie budowana była i jest przez duże państwowe firmy lub z dużym zaangażowaniem skarbu państwa.

Analizy przeprowadzone w ramach aktualizacji Programu Polskiej Energetyki Jądrowej pokazują, że przy koszcie kapitału na poziomie do 6% energia elektryczna z elektrowni jądrowych jest najtańsza. Przy kosztach kapitału na poziomie 9% tańsza jest energia pochodząca z lądowych farm wiatrowych, natomiast powyżej 12% niższe są również koszty energii z elektrowni gazowych (CCGT).

Koszty eksploatacyjne dzieli się z reguły na kilka składowych omówionych poniżej:

Koszty stałe

Koszty stałe obejmują koszty związane z działalnością elektrowni, które nie zależą od wielkości produkcji energii elektrycznej.

Obecne koszty stałe dla elektrowni jądrowych są porównywalne z kosztami stałymi dla morskich farm wiatrowych oraz jednostek wykorzystujących biomasę. Najniższe koszty stałe są dla elektrowni gazowych CCGT bez CCS¹.

Koszty zmienne

Koszty zmienne obejmują koszty działalności elektrowni, których wielkość zależy od wielkości produkcji energii elektrycznej. Obejmują one również koszty opłat na rzecz funduszu likwidacyjnego dla elektrowni jądrowej.

Koszty zmienne dla elektrowni gazowych OCGT² oraz CCGT³  z CCS są porównywalne z kosztami dla elektrowni jądrowej. Niższe koszty ma węgiel kamienny oraz elektrownie gazowe CCGT bez CCS. W przypadku źródeł wiatrowych i słonecznych koszty zmienne są pomijalne.

Koszty paliwa i uprawnień do emisji CO₂

Paliwo jądrowe jest najtańsze w przeliczeniu na GJ energii w paliwie. Gaz ziemny i biomasa są około dziesięciokrotnie droższe, węgiel natomiast pięciokrotnie droży. Należy także zauważyć, że koszty uprawnień do emisji CO₂ nie dotyczą elektrowni jądrowych, które nie emitują gazów cieplarnianych.

Z punktu widzenia inwestora, a także wszystkich odbiorców końcowych, niezwykle istotny jest ostateczny koszt energii elektrycznej pochodzącej z danego źródła. Jest to jeden z istotnych parametrów mających wpływ na podjęcie świadomej decyzji o przystąpieniu do realizacji projektu związanego z inwestycją w nową jednostkę wytwórczą. W związku z tym, powszechnie wykorzystywany jest wskaźnik LCoE⁴, który pozwala na porównanie ze sobą różnych elektrowni, w tym również takich, które opierają się na odmiennych technologiach. Jest to możliwe, dzięki jednoczesnemu uwzględnieniu opisanych wcześniej nakładów inwestycyjnych, kosztów finansowania oraz kosztów operacyjnych w całym cyklu życia danej elektrowni.

- Krzysztof Kosiński, Senior Consultant

LCoE jest miarą średniego kosztu przypadającego na jednostkę wyprodukowanej energii w całym czasie życia danego źródła⁵ (tj. mierzy stosunek łącznych kosztów w całym okresie eksploatacji do łącznego wolumenu wyprodukowanej energii).

Omawiany wskaźnik pozwala na uproszczone porównanie różnych technologii wytwarzania energii, a także umożliwia obserwowanie zmian szacowanych kosztów w kolejnych latach (Rysunek 1).

Dla pełnego porównania należy uwzględnić również poniższe koszty:

• Koszty środowiskowe technologii – często określane jako koszty zewnętrzne ponoszone przez społeczeństwa i nie ujęte w rachunku za energię elektryczną. Są to np. koszty leczenia osób, które chorują z uwagi na zanieczyszczenie powietrza.
• Koszty systemowe, które musi ponieść operator systemu elektroenergetycznego w celu zapewnienia jego stabilnej i bezpiecznej eksploatacji. W przypadku elektrowni sterowalnych takich jak elektrownie jądrowe, gazowe, węglowe lub biomasowe, koszt ten nie występuje. Natomiast w przypadku elektrowni wiatrowych i paneli fotowoltaicznych konieczne jest zapewnienie w systemie odpowiedniej mocy rezerwowej, która zapewni ciągłość zasilania przy zmiennej produkcji tych źródeł. Koszt ten jest ponoszony przez wszystkich użytkowników systemu (a nie tylko producentów lub użytkowników energii ze źródeł odnawialnych) m.in. w ramach opłat za usługi przesyłowe i dystrybucyjne.
• Koszty wynikające z czasu życia elektrowni. Dla obecnie budowanych elektrowni jądrowych przyjmuje się czas funkcjonowania ok. 60 lat. Natomiast dla elektrowni wiatrowych i fotowoltaicznych przyjmuje się okres życia na poziomie 25 lat, dla elektrowni gazowych 30 lat, w przypadku elektrowni węglowych wynosi on 40 lat. W efekcie w trakcie eksploatacji elektrowni jądrowej trzeba ponad dwukrotnie budować te same moce w odnawialnych źródłach energii.

Czynniki te zostały uwzględnione w analizach przeprowadzonych w ramach Programu Polskiej Energetyki Jądrowej. Poniżej zaprezentowano podział kosztów energii elektrycznej z poszczególnych źródeł na koszty składowe w zależności od wysokości kosztu kapitału.

Na podstawie analizy kosztów przedstawionych na powyższych wykresach możemy przyjąć, że koszty całkowite energii elektrycznej z elektrowni jądrowych należą do najniższych z perspektywy całego systemu elektroenergetycznego. Jedynie koszty całkowite energii elektrycznej z elektrowni wiatrowych i gazowych są niższe w przypadku wyższego kosztu kapitału.

Istotnym elementem wyróżniającym energię elektryczną z elektrowni jądrowych jest również struktura kosztów. Koszty inwestycyjne obejmujące koszty kapitału stanowią od 50% przy bardzo niskim poziomie kosztu kapitału do ponad 80% przy wyższym koszcie kapitału. Ma to kluczowe znaczenie przy ocenie podatności kosztów produkcji energii elektrycznej na zmiany kosztów paliwa. Przy niewielkim udziale kosztu paliwa, na poziomie kilku procent, nawet dwukrotny wzrost cen paliwa nie ma znaczącego wpływu na koszty produkcji energii elektrycznej. Ma to istotne znaczenie w porównaniu do wykorzystania gazu i węgla jako paliwa, gdzie może on stanowić nawet ponad 60% kosztów energii elektrycznej.

Teoretyczne założenia dotyczące kosztów budowy i eksploatacji elektrowni jądrowej, a także produkowanej przez nią energii elektrycznej, obarczone są ryzykiem. Z punktu widzenia kosztów kluczowe są ryzyka związane z przekroczeniem budżetu (z różnych przyczyn) oraz ryzyko związane z harmonogramem.

Niedotrzymanie budżetu może wynikać z kilku powodów. Jednym z nich może być konieczność powtarzania pewnych działań z uwagi na nieosiągnięcie odpowiednich parametrów jakościowych. Zdarza się tak zwłaszcza w przypadku pierwszej budowy w danym kraju, kiedy doświadczenie inwestora i wykonawcy oraz dozoru jest jeszcze niedostateczne. Przekroczenie budżetu może także wynikać z konieczności dodatkowych prac nieprzewidzianych w pierwotnym planie. W tym przypadku mogą one wynikać np. z konieczności dostosowania do zmieniających się wymagań regulacyjnych (ryzyko regulacyjne).

Ryzyko niedotrzymania harmonogramu wynika głównie ze złożoności projektu, a także wiąże się z ryzykiem błędów, które należy skorygować. Jest to szczególnie istotne ryzyko w przypadku budowy przez niedoświadczonego inwestora i wykonawcę pod nadzorem niedoświadczonego dozoru jądrowego. Wówczas możliwe są sytuacje, w których budowa zostaje zatrzymana na długi czas, póki nie zostanie jednoznacznie rozstrzygnięte czy wykonane prace zostały zrealizowane poprawnie. Taki przypadek miał miejsce w Finlandii, gdzie przez kilka miesięcy czekano aż parametry wytrzymałościowe płyty fundamentowej pod reaktorem osiągną właściwe wskaźniki, aby dozór mógł potwierdzić prawidłowe wykonanie prac i zezwolić na kontynuowanie budowy.
Ryzyko dla realizacji praz w ramach założonego harmonogramu mogą stanowić również kwestie społeczne. Opór społeczny, szczególnie w przypadku niedostatecznej lub niewłaściwej komunikacji ze strony inwestora, może skutkować wystąpieniem opóźnień lub nawet wstrzymaniem prac. Poza wspomnianymi, istnieje wiele innych ryzyk, które mogą mieć wpływ na projekt, a ich właściwe przypisanie i zarządzanie nimi jest jednym z kluczowych warunków powodzenia projektu budowy elektrowni jądrowej. Przy tak dużej skali projektu oraz bardzo długim okresie jego realizacji, odstępstwa od założeń mogą mieć bardzo negatywny wpływ na opłacalność inwestycji.

Dokładniejsza analiza kosztów wskazuje, że znacznie większe ryzyko dla projektu ma przekroczenie harmonogramu niż kosztów. Wynika to głównie z wysokich nakładów inwestycyjnych, które przekładają się na wysokie koszty finansowe realizowanego przedsięwzięcia. Wydłużenie okresu realizacji inwestycji powoduje bardzo szybki ich wzrost.

- dr inż. Przemysław Żydak, Członek Zarządu/Współwłaściciel, Sotis Advisors.

Pomimo wysokości analizowanych kosztów oraz ogółu ryzyk związanych z realizacją inwestycji w elektrownię jądrową trudno podważyć ogólnie pozytywną ocenę takiej elektrowni jako efektywnego i korzystnego ekonomicznie źródła energii elektrycznej dla krajowego systemu elektroenergetycznego. Rozważania na temat kosztów ekonomicznych należy zawsze prowadzić w powiązaniu z korzyściami gospodarczymi, środowiskowymi oraz geopolitycznymi. Kluczowym argumentem przemawiającym za inwestowaniem w atom jest fakt, że zapewnia on stabilne dostawy czystej energii elektrycznej, które nie wiążą się z emisją szkodliwych dla środowiska gazów i innych toksycznych odpadów powstających przy spalaniu kopalin.

 Przypisy:

¹ Carbon Capture and Storage – Wychwytywanie i Magazynowanie CO₂

² Prosty układ z turbiną gazową.

³ Układ kombinowany z turbiną gazową, kotłem odzysknicowym i turbiną parową.

⁴ Levelised Cost of Electricity (ang. uśredniony koszt energii elektrycznej).

⁵ W zależności od technologii przyjmowane są różne wartości szacowanego okresu eksploatacji jako okresu finansowania inwestycji – zazwyczaj ok. 20-30 lat.