Hergebruik fossiele krachtcentrales door SMR's
Naarmate het verbruik van steenkool stijgt door de onrust op de energiemarkt, lijken de wereldwijde inspanningen om het gebruik van de meest vervuilende fossiele brandstof tegen 2050 terug te schroeven, steeds meer op de helling te komen staan. Verscheidene landen kijken nu naar een strategie voor het gebruik van kernenergie die hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen in de komende jaren zou kunnen verminderen: de installatie van kleine modulaire reactoren (SMR's) op of in de buurt van de site van buiten bedrijf gestelde kolengestookte centrales.
Projecten in landen als Frankrijk, India, Polen, Roemenië, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten, gaande van economische overwegingen tot milieubehoud, zijn erop gericht voordeel te halen uit een dergelijke strategie. Zo kan de herbestemming van fossiele centrales door middel van SMR's niet alleen de uitstoot helpen terugdringen en de energiezekerheid op peil houden, maar ook zorgen voor een rechtvaardige economische overgang voor lokale gemeenschappen. Maar volgens sprekers op een recent IAEA-webinar moet een aantal uitdagingen worden aangepakt voordat een dergelijke aanpak op grote schaal kan worden ingevoerd, waaronder het testen en demonstreren van SMR's.
"Er is een toenemende behoefte om steenkool door kernenergie te vervangen - hoe kunnen we dat doen? Aan de ene kant moeten we de uitrol van SMR's versnellen en aan de andere kant de ontmanteling van kolencentrales. Om die twee doelstellingen te bereiken, kan het gebruik van bestaande steenkoollocaties voor de uitvoering van nucleaire projecten deze omschakeling vergemakkelijken", aldus Anne Falchi, hoofd strategie, Nuclear New Build bij EDF. "Het herbestemmen van kolencentrales zou in feite een facilitator zijn om van kolen af te komen."
Steenkool is verantwoordelijk voor het grootste deel van de CO2-uitstoot van de energiesector, waardoor de uitfasering ervan essentieel is voor de aanpak van de klimaatverandering. Maar terwijl op de klimaattop van COP26 afgelopen november werd overeengekomen de inspanningen voor een "geleidelijke afschaffing" van onverminderde kolengestookte elektriciteitscentrales te versnellen, kan de vraag naar kolen in 2022 een recordhoogte bereiken naarmate landen worstelen met hoge energieprijzen als gevolg van de huidige onrust op de markt. De situatie, die door Fatih Birol, uitvoerend directeur van het Internationaal Energieagentschap, "de eerste wereldwijde energiecrisis" wordt genoemd, onderstreept hoe betaalbare en betrouwbare elektriciteit een essentiële troef blijft voor moderne economieën. Aangezien steenkool goed is voor meer dan een derde van de mondiale elektriciteitsvoorziening, kan kernenergie op termijn de plaats innemen van steenkool als koolstofarme primaire energiebron die 24 uur per dag en 7 dagen per week voorzieningszekerheid biedt. Meer dan 70 SMR-ontwerpen bevinden zich wereldwijd in verschillende stadia van ontwikkeling, en SMR-eenheden zijn nu operationeel in China en Rusland. Door steenkoolcentrales te vervangen door SMR's kan de elektriciteitsproductie voor lokale klanten worden voortgezet. Hun opwekkingscapaciteit, tussen 200 MWe en 400 MWe, is vergelijkbaar met die van een typische kolengestookte centrale, zodat deze SMR's ook geschikt zouden zijn voor bestaande netaansluitingen.
Kostenbesparende factoren kunnen zijn dat er geen land hoeft te worden aangekocht voor de SMR-centrale, dat er een bestaande waterbron en spoor- en wegverbindingen zijn, en dat er een pool van opgeleide arbeidskrachten op pendelafstand beschikbaar is, aldus Arun Kumar Nayak van de Reactor Technology Division van het Bhabha Atomic Research Centre in Mumbai, India. "Kernenergie bevindt zich in een unieke positie om werknemers uit de gepensioneerde fossiele-brandstofindustrie over te hevelen naar de kerncentrale, waardoor een gestage stroomproductie behouden blijft", aldus Aline des Cloizeaux, directeur van de IAEA-divisie Kernenergie. "De beroepsgemeenschappen zouden van deze overgang profiteren met nieuwe arbeidsmogelijkheden," die waarschijnlijk de hoogste salarissen in de sector van de schone energie zullen blijven bieden. Veel van de BOP-systemen (Balance of Plant) die worden gebruikt voor de werking van de kolengestookte centrale, kunnen ook worden hergebruikt voor gebruik in een SMR. Het gaat onder meer om systemen voor make-upwater en wateropslag in de centrale, ontziltingsinstallaties, persluchtsystemen, chemische opslagsystemen, opslagsystemen voor technische gassen, afvalwaterbehandelingssystemen, mobiele hefinstallaties en koeltorens.
"Dit geeft je een idee van hoeveel dingen in een traditionele energiecentrale we onmiddellijk kunnen bedelen, lenen en stelen", zegt Harry Keeling, Vice President, Strategy & Business Development bij Rolls-Royce SMR in het Verenigd Koninkrijk, dat de vestiging van SMR's in niet meer gebruikte kolencentrales onderzoekt. "En dan hebben we het nog niet eens over de aansluiting op het net, de onderstations die je nodig hebt."
De toeleveringsketens voor kolen- en kerncentrales zijn ook vergelijkbaar, wat betekent dat banen behouden kunnen blijven, terwijl de financieringskosten voor kernenergie, die altijd zo'n belangrijk deel van de totale prijs uitmaken, kunnen worden verlaagd, aldus Keeling. Dit zou in de financieringswereld een concurrentiestrijd om kernenergie op gang brengen dankzij de lagere kapitaalkosten. Er blijven echter uitdagingen bestaan voor de uitvoering van dit overgangsscenario. Ten eerste wordt na 2030 een grootschaliger gebruik van SMR's verwacht, in afwachting van succesvolle tests, demonstratie en wettelijke vergunningen. Dan zijn er nog problemen in verband met de sanering van kolencentrales, nucleaire veiligheid, paraatheid en reactievermogen bij noodsituaties, verwijdering van kernafval en de publieke opinie.
Toch zijn er twee landen die vooruitgang boeken bij het hergebruik van kolencentrales voor SMR's. In Roemenië heeft het staatskernbedrijf S.N. Nuclearelectrica engineeringstudies, technische evaluaties en vergunningsactiviteiten uitgevoerd op de locaties van kolencentrales als onderdeel van een plan om SMR's te plaatsen. Op 23 mei kondigde Roemenië aan dat een locatie in Doicesti, waar momenteel een kolencentrale staat, de voorkeurslocatie zou worden voor de eerste SMR-installatie van het land. In de VS heeft het nutsbedrijf PacifiCorp plannen om zijn kolenvloot tegen 2030 met twee derde in te krimpen en een deel daarvan te vervangen door kernenergie. Na een uitgebreid evaluatieproces van vier brownfield-locaties werd een locatie in de buurt van de kolengestookte Naughton-centrale, die in 2025 met pensioen gaat, geselecteerd als de locatie bij uitstek voor een natriumgekoelde snelle reactor met een energieopslagsysteem op basis van gesmolten zout.
Rol van de IAEA
Het platform van de IAEA over SMR's en hun toepassingen steunt landen bij het ontwerp, de ontwikkeling en de invoering van deze opkomende kernenergietechnologie, die het potentieel heeft om landen te helpen hun klimaatdoelstellingen te halen en hun energievoorziening veilig te stellen. Het platform, dat als referentie de publicatie Technology Roadmap for Small Modular Reactor Deployment uit de Nuclear Energy Series gebruikt, biedt deskundigen één enkel toegangspunt om toegang te krijgen tot het volledige scala aan ondersteuning en diensten van het Agentschap op het gebied van SMR's, met inbegrip van hun niet-elektrische toepassingen en nucleaire veiligheid, beveiliging en waarborgen. Met name het nieuwe Nuclear Harmonization and Standardization Initiative (NHSI) van het Agentschap heeft tot doel de doeltreffende invoering van veilige en beveiligde SMR's te ondersteunen door de ontwikkeling van gemeenschappelijke regelgeving en gemeenschappelijke benaderingen van de industrie.
Het artikel is te lezen op de website van de IAEA.
Illustratie: IAEA