原子力発電所は、炭素プロファイルが低く、電力網に柔軟性を提供できるため、長期的に使用され続ける可能性があります。しかし、原子力発電所の最も普及した運転は、電気に変換できない熱を環境に排除することを意味します.
加圧水型原子炉 (現在最も一般的に使用されている原子炉であり、少なくとも 2050 年までそのままである必要があります [1]) では、熱の 3 分の 1 しか変換されません。つまり、エネルギーの 3 分の 2 が環境に排出されます。 .ただし、この熱の一部を使用することは可能です。産業用アプリケーション、地域暖房 (DH)、または海水淡水化。 PWR は、原子力の安全性を危険にさらすことなく、電気と熱の両方 (または熱のみ) を供給するように設計できます [2]。
原子力発電所ベースの暖房システムは、1970 年代以降、少なくとも 55 か所 (ロシア、スイス、ノルウェー、カナダなど) で使用されており、主に DH 用途に使用されています (55 の経験のうち 51 の経験 [3])。 PWR の蒸気発生器出口の熱は 285°C で利用できます。家庭用および商業用の熱負荷全体、および産業プロセスの約 3 分の 1 が 250°C 未満の熱を使用しています [4]。
現在、これらの部門でのエネルギー生成は主に化石燃料に依存しており、世界の温室効果ガス (GHG) 排出量の約 7% と 11% を占めています [5]。したがって、原子力発電所から発生する熱の一部を近くの産業用シンクまたは DH システムに転送すると、化石燃料の消費と GHG 排出量が削減されると同時に、エネルギーの自給自足と長期的な価格の安定性が向上します。
しかし、そのようなシステムは、国際的および国内のエネルギーシナリオではほとんど言及されておらず、現在までほとんど使用されていません.原子力発電所からの熱は、2014 年に EU の DH システムに供給された熱の 0.17% (0.11) しか占めていません [6]。この低い市場シェアには多くの説明があります。最も一般的に引用されるのは、原子力施設と都市部の間の距離が長いことです。ただし、技術的な観点からは、以前の研究では、DH 技術の技術的改善 (たとえば、最新の断熱材の低熱伝導率) により、手頃な熱損失 (2 未満) で長距離 (最大 100 km) にわたって温水を輸送できる可能性があることが示唆されています。 % [7]).
気候変動を緩和する緊急性に対する意識の高まりと相まって、これは新たな関心につながっています。興味深いことに、CNNC (中国国家原子力公社) は現在、密集した都市部に熱専用原子炉 (プール型、最大 100°C の熱 [9]) を供給することを検討しています。
英国は別の代替案に焦点を当てています:DH 目的で電気と熱の両方を生成する小型のモジュール式原子炉 (SMR [10]) です。米国では、この種のシステムは核ハイブリッドシステムと呼ばれることが多い。いくつかの研究者は、SMR から生化学精製所 (現在、電力と 250°C の熱生成のためにバイオマスを燃焼している [11]) への蒸気移送を含む、その可能性を強調しています。
研究者 [6] は、システムのコストと利点を評価しました。都市の熱負荷の 25% を供給する原子力発電所は、15 件中 7 件で、他の暖房システム (天然ガス ボイラー、電気ヒーター、ヒート ポンプ、その他の DH システムなど) と競合する可能性があります。約 1,000 万トンの eCO2 による GHG 排出量 /a。比較すると、スペースヒーターと給湯器のエコデザインとエネルギーラベル要件 (EU で 2015 年に適用された) により、1,350 万トンの eCO2 の節約が期待されます。 /a 2015 ～ 2030 年の期間 [8]。建物の改修、個々のヒーターの近代化、および低炭素 DH システムの実装は、運用状況がどうであれ、他よりも優れたオプションがないという事実を認めて、補完的なアプローチと見なされるべきです。
しかし、社会的、政治的、制度的、財政的および心理的な側面から生じる、原子力発電所ベースの暖房システムの具体的な実施には大きな障害があります[3]。
技術的な実現可能性に関する議論は、政治的争いや社会的イデオロギーによって偏る可能性があります。分割インセンティブが発生する可能性があり、電力価格の変動が契約規則の確立を損なう可能性があり、ビジネス モデルが適応されない可能性があり、地方自治体の選挙がこの代替手段への投資意欲を阻害する可能性があります。適切なエネルギー政策と国や地域の支援がなければ、原子力発電所からの熱は大気中に放出され続ける可能性が高く、魚を加熱することもあります.政策立案者と利害関係者に対し、持続可能なエネルギー システムに向けた戦略的な道筋として、PWR による熱生産の展開を真剣に検討することをお勧めします。
原子力発電所が費用対効果の高い熱供給の可能性を秘めた場所に計画されている場合、それらは「コージェネレーション対応」として建設されるべきです。コジェネレーションの準備は、わずかな増分コストで実現でき [12]、市場、制度、社会政治的条件が満たされたときに、発電所が完全なコジェネレーションのアップグレードの準備ができていることを保証します。さらに、DH ネットワークの開発と隣接地域内の多様な産業工場のコロケーション (産業共生を可能にする) は、すべてのチャネル、特にローカルチャネルを通じて強力にサポートされるべきです。
注: 原子力発電所は、供給される都市部から 2.3 km から 90 km の場所にあります。
これらの調査結果は、最近 Energy 誌に掲載された、ヨーロッパ 7 か国の原子力発電所の熱を使用した地域暖房システムの費用便益分析というタイトルの記事で説明されています。
この作業は、パリ サクレー大学の Martin Leurent、Pascal Da Costa、Frédéric Jasserand、フィンランドの VTT Technical Research Center の Miika Rämä、および Halmstad University の Urban Persson によって実施されました。
参考文献:
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