На протяжении столетий уголь был основной движущей силой промышленной революции во всем мире. Хотя роль угля в развитии современного мира по-прежнему важна, он также является главной причиной изменения климата: по данным Международного энергетического агентства (МЭА) за 2019 год на сжигание угля приходится более 40 процентов глобальных выбросов углекислого газа и более 75 процентов выбросов углекислого газа в результате производства электроэнергии. Для достижения целей Парижского соглашения и ограничения температуры глобального потепления величиной не более 1,5°C по сравнению с доиндустриальным уровнем решающее значение имеет поэтапный отказ от угля.
Как ядерная энергетика может заменить уголь в рамках перехода к экологически чистой энергии?
Что есть что в ядерной сфере
Для достижения целей Парижского соглашения и ограничения температуры глобального потепления величиной не более 1,5°C по сравнению с доиндустриальным уровнем решающее значение имеет поэтапный отказ от угля.
Что подразумевается под «переходом к экологически чистой энергии»?
Переход к экологически чистой энергии означает уменьшение в производстве энергии доли источников, при использовании которых выбрасываются большие объемы парниковых газов, и увеличение доли таких источников, которые предполагают минимальные выбросы парниковых газов или вовсе их отсутствие. Переход к экологически чистой энергии преследует две цели — отказаться от закрепившейся практики сжигания ископаемых видов топлива и одновременно расширить масштабы использования низкоуглеродных источников энергии, таких как возобновляемые источники, например гидроэнергия, солнечная энергия и энергия ветра, а также ядерная энергия. Крупнейшим в мире источником для выработки электроэнергии и одним из основных источников энергии для нужд промышленности, включая сталелитейное производство и выработку тепла, все еще остается уголь.
В некоторых местах уже достигнуты впечатляющие результаты — например, в канадской провинции Онтарио, где уголь не используется с 2014 года благодаря переходу к энергетическому балансу, представленному в основном ядерной энергетикой и гидроэнергетикой.
Работа как угольных, так и атомных электростанций основана на принципе получения тепла, с помощью которого создается пар, приводящий в движение генерирующие электроэнергию турбины. В то время как на долю угля приходится более трети мирового производства электроэнергии, ядерная энергетика имеет все возможности для того, чтобы заполнить образовавшуюся в результате закрытия угольных электростанций нишу, и способна обслуживать базисную нагрузку в круглосуточном режиме при любых погодных условиях, дополняя станции на основе ветровой и солнечной энергии, работа которых в любой момент времени зависит от погоды. Базисная нагрузка — это минимальное количество электроэнергии, необходимое для снабжения электрической сети в любой конкретный момент времени.
В 2003 году правительство провинции Онтарио взяло на себя обязательство в течение последующих 12 лет постепенно ликвидировать все свои угольные мощности, составлявшие почти 9000 МВт, или 25 процентов всей производимой в стране в то время электроэнергии. В Онтарио были модернизированы и вновь запущены два энергоблока на АЭС «Пикеринг» мощностью 1030 МВт и четыре энергоблока на АЭС «Брюс» мощностью 3000 МВт; в структуру энергопроизводства Онтарио были также введены мощности на основе возобновляемых источников, не связанных с гидроэнергией, и на основе природного газа — по 5500 МВт каждые.
В настоящее время более 90 процентов электроэнергии в этой провинции, где проживает 14,5 млн человек, производится без выбросов углекислого газа, а имеющийся энергетический портфель обеспечивает стабильность всей энергосистемы и надежность энергоснабжения за счет как непрерывных источников, так и источников с переменным характером генерации. Благодаря своей способности работать гибко, корректируя выдаваемую мощность исходя из спроса и наличия энергии из других источников, атомные электростанции очень хорошо приспособлены для того, чтобы поддерживать возобновляемые источники энергии с переменным характером генерации, такие как солнечная энергия и ветровая энергия.
Ядерная энергетика и жилищно-коммунальное хозяйство
Помимо производства энергии и промышленного применения уголь используется также для обогрева домов и предприятий, где установлены котлы на твердом топливе. Немаловажное значение для этого сектора также может иметь ядерная энергетика, ведь помимо производства электроэнергии она может обеспечивать такие услуги, как отопление, тепло для технологических нужд, опреснение и производство водорода. Например, ожидается, что к концу 2021 года АЭС «Хайян» в Китае сможет обеспечивать теплом весь Хайян — прибрежный город в провинции Шаньдун, население которого составляет около 670 000 человек, а АЭС «Бецнау» в Швейцарии уже на протяжении десятилетий предоставляет жителям района услуги центрального теплоснабжения.
На фоне того как мир стремится уйти от использования угля, следует не забывать о положении сообществ, экономическое процветание которых ранее зависело от добычи этого ископаемого топлива. Чтобы работники угольной промышленности не оказались брошены на произвол судьбы, помимо других мер в Канаде в рамках Канадской инициативы по отказу от использования угля выделяются средства на поддержание работы центра переподготовки и программы обучения операторов тяжелого оборудования. Переход к экологически чистой энергии открывает также возможности для создания новых рабочих мест по целому ряду направлений, в частности, согласно данным МЭА, возможность создания в сфере энергоснабжения к 2030 году 9 миллионов рабочих мест.
Какую роль играет МАГАТЭ?
- МАГАТЭ содействует устойчивому развитию ядерной энергетики. МАГАТЭ выпускает научно-технические публикации, способствует реализации проектов технического сотрудничества и проектов координированных исследований.
- МАГАТЭ устанавливает международные нормы и руководящие принципы безопасного и надежного использования ядерной энергии для защиты людей и окружающей среды и способствует проведению их в жизнь.
- МАГАТЭ оказывает странам помощь в планировании их энергетических стратегий, в том числе в вопросе о том, следует ли включать в расчет ядерную энергию. МАГАТЭ предоставляет объективную информацию по экономическим и экологическим аспектам устойчивой энергетики, в основе которой лежат аналитические данные и сравнительные оценки, ставящие своей целью изучение преимуществ и недостатков различных энергетических технологий с учетом географических и социально-экономических аспектов конкретной страны.
- МАГАТЭ проводит технико-экономические исследования, касающиеся вклада ядерной энергетики в смягчение последствий изменения климата, включая эффект от инвестиций в ядерную энергетику с точки зрения экономического роста и создания рабочих мест.
- МАГАТЭ поддерживает существующие и новые ядерно-энергетические программы по всему миру, предлагая техническую помощь и услуги по управлению знаниями. Следуя веховому подходу, МАГАТЭ предоставляет необходимые технические знания и рекомендации странам, которые выводят свои ядерные объекты из эксплуатации.
- МАГАТЭ сотрудничает с другими международными организациями, такими как МЭА и Всемирная ассоциация организаций, эксплуатирующих атомные электростанции (ВАО АЭС), в целях содействия деятельности, связанной с ядерной энергетикой и переходом к экологически чистой энергии.
Эта статья была впервые опубликована на сайте iaea.org/ru 29 октября 2021 года.
What is the clean energy transition?
The clean energy transition means shifting energy production away from sources that release a lot of greenhouse gases to those that release little to no greenhouse gases. The challenge of the clean energy transition is twofold – to eliminate the entrenched use of unabated fossil fuels, while scaling up low-carbon sources such as renewables, like hydro, solar and wind, as well as nuclear. Coal remains the largest source of electricity generation globally and a major source of energy for industry, including steel manufacturing and heating.
Places like the Canadian province of Ontario, which has been coal-free since 2014 thanks to an energy mix mainly comprised of nuclear energy and hydropower, is an example of what can be accomplished.
Coal and nuclear power plants both operate to produce heat to create steam that drives electricity-generating turbines. While coal provides more than a third of global electricity generation, nuclear power is equipped to fill the void resulting from coal plant closures and can provide round-the-clock baseload power in all weather conditions to complement wind and solar, whose electricity generation at any given time depends on the weather. Baseload power refers to the minimum amount of electric power needed to supply the electrical grid at any given time.
In 2003, the Ontario provincial government committed to phase out all of its nearly 9000 MW of coal capacity, or 25 per cent of their electricity generation at the time, over the following 12 years. Ontario refurbished and restarted two units at Pickering Nuclear Generating Station for 1030 MW and four units at Bruce Nuclear Generating Station for 3000 MW; 5500 MW each of non-hydro renewables and natural gas capacity were also added to Ontario's supply mix.
More than 90 per cent of the electricity production of this province of 14.5 million people is now free of carbon emissions, and its energy mix ensures the stability of its electricity grid and security of supply with both baseload and intermittent energy sources. Nuclear power plants are particularly well suited to support variable renewables such as solar and wind due to their ability to operate flexibly, adjusting output according to demand and the availability of energy from other grid sources.
Nuclear power and residential applications
Beyond energy generation and industrial applications, coal is also used to heat homes and businesses that use coal-fired boilers. Nuclear power can play a major role here, too, as it can provide heating, process heat, desalination and hydrogen production beyond electricity production. The Haiyang Nuclear Power Plant in China, for example, is expected to provide heat to the entire city of Haiyang, a coastal city in Shandong province that has a population of about 670 000, by the end of 2021, and the Beznau Nuclear Power Plant in Switzerland has supplied district heating for decades to residents in the region.
As the world moves on from coal, communities that previously relied on coal for their economic prosperity must be considered. In Canada, the Canada Coal Transition Initiative has funded a transition centre and a heavy equipment operator training programme, among other efforts to ensure that coal workers are not left behind. The clean energy transition also provides an opportunity for job creation in a range of disciplines, particularly 9 million jobs in energy supply by 2030, according to the IEA.
What is the role of the IAEA?
- The IAEA fosters sustainable nuclear energy development. The IAEA produces scientific and technical publications, facilitates technical cooperation projects and coordinates research projects.
- The IAEA establishes and promotes international standards and guidance for the safe and secure use of nuclear energy to protect people and the environment.
- The IAEA assists countries in planning their energy strategies, including whether to include nuclear energy. The IAEA provides objective information on the economic and environmental aspects of sustainable energy with analyses and comparative assessments designed to explore the benefits and disadvantages of different energy technologies according to a country’s specific geographical and socioeconomic context.
- The IAEA provides technical and economic assessment of the contribution of nuclear power to climate change mitigation, including the contribution that nuclear investments make towards economic growth and job creation.
- The IAEA supports existing and new nuclear programmes around the world by providing technical support and knowledge management. Through the Milestones Approach, the IAEA provides technical expertise and guidance to countries that want to develop a nuclear power programme as well as to those who are decommissioning theirs.
- The IAEA collaborates with other international organizations, such as the IEA and World Association of Nuclear Operators (WANO), to support activities involving nuclear power and the clean energy transition.
Ресурсы по теме
Подробнее
Solutions for Climate Change: the IAEA and COP
Sustainable Development Goal 13: Climate action
Sustainable Development Goal 7: Affordable and clean energy
Nuclear power and climate change: Decarbonization
Nuclear power and climate change: Decarbonization
Climate change
Division of Nuclear Power
Department of Nuclear Energy