Действующие в стране атомные электростанции наряду с производством электроэнергии позволяют отбирать от их турбин часть пара для нужд теплоснабжения, что сберегает углеводородное топливо и уменьшает загрязнение окружающей среды. В европейской части на близ лежащих к АЭС территориях «атомным» теплом можно обеспечивать – это экономически оптимально — до 85% годовой в нем потребности. Однако этот потенциал почти не используется, хотя, по оценкам, с его помощью можно сберегать ежегодно до 2 млрд. кубометров природного газа.
Экологическая и экономическая эффективность отпуска тепла АЭС определяется и тем, что дополнительный отбор реакторного тепла не превышает трети от отпускаемого потребителю. Остальное тепло можно получать за счёт уменьшения его сбросов в окружающую среду.
При отпуске тепла от ядерных энергоисточников предъявляются специальные требования по защите теплоносителя в сети теплоснабжения потребителей от радиоактивных продуктов. Эта защита обеспечивается следующим образом: — тепло от реакторного теплоносителя отводится через промежуточную греющую среду; — подогрев теплоносителей – промежуточного и в сети теплоснабжения потребителей — проводится только через герметичные теплопередающие поверхности; — давление греющей среды устанавливается ниже давления сетевого теплоносителя;
— в случае аварийного попадания радиоактивных веществ в сетевой теплоноситель должно происходить немедленное отключение теплосети от сетевого теплообменника, который должен находиться на территории станции.
Отпуск тепла от АЭС с разного типа реакторами осуществляется сейчас в соответствии с перечисленными требованиями по обеспечению радиационной безопасности сетевого теплоносителя. Независимо от того, тепловая схема АЭС с водографитовыми реакторами канального типа – одноконтурная, или как у АЭС с водо-водяными реакторами корпусного типа и реакторами типа БН – двухконтурная, отпуск тепла потребителям организован таким образом, что нагретая сетевая вода циркулирует только в третьем по отношению к активной зоне реактора контуре. Давление в нём поддерживается выше максимально возможного давления в первом из контуров, что исключает попадание радиоактивных отходов в сетевую воду при нарушении теплообменной поверхности бойлеров.
Как отмечалось, использование тепла действующих АЭС для нужд теплоснабжения сегодня далеко от оптимального. Сложившаяся практика строительства и эксплуатации АЭС и объектов с ними связанных показала, что если вопросы теплоснабжения от АЭС решаются после пуска станции, то присоединение потребителей зачастую задерживается на неопределённый период. В результате складывается парадоксальная ситуация: при наличии больших потенциальных возможностей по отпуску тепла действующими АЭС для теплоснабжения поселков и близлежащих городов используется в больших объёмах дефицитное органическое топливо.
Надо заметить, что до 1984 года отпуск тепла внешним потребителям в хозяйственной деятельности АЭС вообще не планировался. А в 2005 году отпуск тепла всеми АЭС концерна «Росэнергоатом» составил 2728 тыс. Гкал, что позволило выручить свыше 86 млн. рублей. Хотя, как показано ниже, отпуск тепла потребителям только станциями с реакторами типа ВВЭР и БН может быть увеличен на 7353 тыс. Гкал, а реализация товарной продукции — на 2050 млн. руб.
После ратификации Киотского протокола Россия взяла на себя обязательства не увеличивать в 2008-2012 годах выбросы в атмосферу углекислого газа в объёмах, превышающих уровень 1990 года. Многие страны, в том числе Евросоюза и Япония, обязались за это же время уменьшить антропогенные выбросы на своих территориях.
Однако, учитывая уже проделанную в этих странах большую работу по энергосбережению, их усилия по дальнейшему сокращению выбросов требуют очень больших инвестиций при малозначительных результатах. Поэтому многие страны предпочитают воспользоваться «механизмом совместного осуществления», предусмотренного тем же Киотским протоколом. В чём его суть?
Страна инвестирует на территории другой участницы Киотского протокола средства в мероприятия по снижению выбросов углекислого газа, например, в строительство теплосетей от АЭС, что позволит закрыть или перевести в пиково-резервный режим отопительные станции на органическом топливе в этом районе. Тем самым страна — инвестор сможет выполнить свои обязательства по снижению выбросов. Ниже приводятся ориентировочные расчёты сокращения сжигания газа при увеличении теплоснабжения от действующих АЭС только с реакторами ВВЭР и БН
Волгодонская АЭС. В эксплуатации находится один энергоблок с реактором ВВЭР-1000. Установленная мощность теплообменника 232 МВт. При выборе площадки для строительства станции предполагалось, что централизованным теплоснабжением от АЭС будут охвачены промышленные и коммунальные потребители г. Волгодонска. При экономически обоснованном в 5100 часов в год отборе тепловой мощности (соответствует климатическим условиям Баку) годовой отпуск тепла потребителям составит 1183 тыс. МВт . час. При этом потребление природного газа котельными Волгодонска сократится на 141 280 000 м3, дополнительное выручка при сегодняшних ценах на тепло, отпускаемое АЭС, составит 283 167 тыс. рублей, атмосферные выбросы СО2 сократятся на 264 800 т. При реализации квот на выбросы по $10/т за 2008 –2012 годы может быть получено $ 13 245 000.
Балаковская АЭС. В эксплуатации находится 4 энергоблока с реакторами ВВЭР-1000. Суммарная расчётная мощность всех теплообменников 914 МВт. При экономически обоснованном её использовании сверх нужд объектов промплощадки можно было бы отпускать 4070 тыс. МВт.ч. тепла в год. При этом годовое потребление природного газа котельными г. Балаково сократится на 393700 000 м3, дополнительное производство отопительного тепла составит 974 210 тыс. рублей, сокращение атмосферных выбросов СО2 достигнет 737 900 т/год. При реализации квот на выбросы по $10/т за 2008 -2012 годы может быть получено $ 36 895 000.
Калининская АЭС. В эксплуатации находится 3 энергоблока с реакторами ВВЭР-1000, суммарная расчётная мощность теплообменников 419 МВт. При экономически обоснованном отборе тепловой мощности в 5600 часов в году отпуск тепла составит 2017 тыс. Гкал. Сейчас загрузка не превышает 730 тыс. Гкал. При использовании всей расчётной мощности теплообменников отпуск тепла для внеплощадочных потребителей достигнет 1288 тыс. Гкал в год. При этом потребление природного газа котельными г. Удомля сократится на 178 880 000 м3, дополнительная выручка от реализации отопительного тепла составит 358 549 тыс. рублей, атмосферные выбросы СО2 сократятся на 335 300 т. При реализации квот на эти выбросы по $10/т за 2008 –2012 годы может быть получено $ 16 775 000.
Нововоронежская АЭС. В эксплуатации находятся 2 энергоблока с реакторами ВВЭР–440 и 1 энергоблок с реактором ВВЭР-1000. Установленная мощность теплообменников 249 МВт. Экономически обоснованное использование такой мощности потенциально может обеспечить отпуск тепла в объёме 1220 тысяч МВт.ч. в год, а тепловые нагрузки внеплощадочных потребителей составляют 334 МВт. При подключении внеплощадочных потребителей ежегодное сокращение потребления природного газа котельными г. Ново-Ворнежа составит 145 690 000 м3 . При этом дополнительная выручка от реализации отопительного тепла составит 292 465 тыс. рублей, атмосферные выбросы СО2 сократятся на 271 900 млн. т. При реализации квот на эти выбросы по $10/т за 2008 –2012 годы может быть получено $ 13 595 000.
Кольская АЭС. В эксплуатации находятся 4 энергоблока с реакторами ВВЭР-440, установленная мощность теплообменников 145 МВт. Экономически обоснованное использование мощностей позволяет отпускать внеплощадочным потребителям 445 тыс. МВт тепла. Однако тепломагистраль от АЭС до посёлка «Полярные зори» отсутствует. В настоящее время используется тепловая мощность в размере 42,3 МВт. При подключении потребителей поселка ежегодное сокращение потребления природного газа (сейчас идёт электрообогрев) котельными достигнет 54 220 000 м3, дополнительная выручка от продаж тепла составит 108 835 тыс. рублей, атмосферные выбросы СО2 сократятся на 101 600 т. При реализации квот на выбросы по $10/т за 2008 –2012 годы может быть получено $ 5 081 000.
Белоярская АЭС. В эксплуатации находится один энергоблок с реактором БН-600. В год внеплощадочным потребителям можно было бы дополнительно отпускать 117,2 тыс. Гкал. При этом потребление природного газа котельными сократится на 16270 000 м3, дополнительное производство отопительного тепла составит 32 581 тыс. рублей, атмосферные выбросы СО2 сократятся на 30 500 т. При реализации квот на выбросы по $10/т за 2008 –2012 годы может быть получено $ 152 500.
Итого, благодаря использованию для теплоснабжения части тепловой энергии только АЭС с реакторами ВВЭР и БН потребление природного газа сократится на 930 млн. м3. При экспортной реализации этого объёма по $240 за 1000 м3 «Газпром» за год сможет выручить дополнительно $148,8 млн.
Для реализации указанного выше дополнительного тепла в регионах размещения потребителей потребуется реконструкция теплосетевого хозяйства и строительство дополнительных теплосетей от АЭС. На эти цели можно будет использовать деньги, вырученные от продажи квот на выбросы углекислого газа — даже при цене $10/т за 2008 -2012 годы выручка составит около $ 85 622 000. Еще 2050 млн. рублей — по сегодняшним тарифам — будет выручено от продажи дополнительного тепла. Конечно, при этом придется учесть компенсацию потерь АЭС в выработке электроэнергии, т. е. оплатить по существующим тарифам количество невыработанной электроэнергии из-за увеличения отбора пара от турбин.
Потери составят, оценочно, 10% производимой АЭС электроэнергии. Их можно будет компенсировать увеличением ядерных электрогенерирующих мощностей в регионах, в которых расположены соответствующие АЭС. Сейчас предполагается строительство 2-го энергоблока на Волгодонской АЭС, 4-го энергоблока на Калининской АЭС, нового энергоблока на Ленинградской АЭС. Для Балаковской АЭС, несмотря на сопротивление РАО «ЕЭС», необходимо вести работы по сооружению 5-го энергоблока.
Ко всему сказанному надо добавить, что для увеличения отпуска тепла от АЭС с использованием механизма Киотского протокола нужно не только желание концерна «Росэнергоатом», но и согласие на это российского правительства. Генеральный директор концерна Сергей Обозов сообщил, что «Росэнергоатом» рассчитывает развернуть в 2009 году строительство новых энергоблоков одновременно на 9 площадках.
Из этого следует, что независимо от действия Киотского протокола в разрабатываемом сегодня проекте «АЭС-2006», преследующим, в том числе, замещение в электроэнергетике России газа ядерным топливом, должна учитываться и возможность использования атомных энергоблоков в регионах размещения достаточно мощных промышленных потребителей тепла.
Поэтому станции по проекту «АЭС-2006» должны размещаться на площадках с водогрейными котлами, с последующим их переводом в пиково-резервный режим эксплуатации. Оптимальное отношение тепловой мощности блоков «АЭС-2006» к общей мощности теплопотребления выбранного района будет, очевидно, находиться в пределах 40-60%. Указанное обстоятельство должно быть учтено при разработке для АЭС профиля соответствующих паровых турбин.
При ограниченности ресурсов на развитие атомной энергетики, экономически оптимальное использование тепловых мощностей АЭС позволит увеличить замещение газа ядерным топливом.
Автор — начальник Отдела координации научно-технической деятельности концерна «Росэнергоатом», эксперт научно- технической сферы Минатома России, кандидат технических наук
