W dyskusji po pierwszej debacie na 3 Kongresie Wodnym padło z sali pytanie, czy w Polsce jest woda dla energetyki jądrowej. Pytanie okazało sie wyjątkowo trudne dla panelistów i długo nie było chętnego do odpowiedzi. Wyzwanie podjął prof. Kledyński, jednak nie udzielił jednoznacznej odpowiedzi. Skończyło się na tym, że powiedział, że „nie ma rozwoju energetyki jądrowej bez wody” i że problem powinien wybrzmieć.
Na czym polega problem wody dla rozwoju energetyki jądrowej w Polsce w kontekście postępującej suszy hydrologicznej?
Dlaczego elektrownia atomowa potrzebuje dużych ilości wody?
Zacznijmy od tego, że elektrownia jądrowa działa jak elektrownia cieplna. Podczas kontrolowanej reakcji rozszczepienia powstaje ogromna ilość energii cieplnej. To ciepło służy do produkcji pary w zamkniętym obiegu. Para napędza turbinę, turbina napędza generator, a generator produkuje energię elektryczną. Po przejściu przez turbinę para musi zostać skroplona i wrócić do obiegu. Do tego potrzebne jest chłodzenie.
Schemat cieplny elektrowni jądrowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym: 1. Blok reaktora; 2. Komin chłodzący; 3. Reaktor; 4. Pręty kontrolne; 5. Zbiornik wyrównawczy ciśnienia; 6. Generator pary; 7. Zbiornik paliwa; 8. Turbina; 9. Generator; 10. Transformator; 11. Skraplacz; 12. Stan gazowy; 13. Stan ciekły; 14. Powietrze; 15. Wilgotne powietrze; 16. Rzeka; 17. Układ chłodzenia; 18. I obieg; 19. II obieg; 20. Para wodna; 21. Pompa
Największe zapotrzebowanie elektrowni na wodę wynika właśnie z konieczności chłodzenia skraplacza i odprowadzania ciepła odpadowego. Zasada ta dotyczy zarówno elektrowni jądrowych, jak i konwencjonalnych elektrowni cieplnych.
Ilość pobieranej i zużywanej wody zależy przede wszystkim od przyjętego układu chłodzenia. Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej wskazuje dostępność zasobów wodnych, oddziaływanie środowiskowe i koszt systemu jako podstawowe kryteria wyboru rozwiązania chłodzącego.
Jak to ma wygladać w elektrowni Lubiatowo-Kopalino?
Nadmorska lokalizacja pierwszej polskiej elektrowni atomowej nie jest przypadkowa. Jak widać na poniższej wizualizacji, nie będzie tam charakterystycznych, parabolicznych chłodni kominowych. Elektrownia jądrowa w lokalizacji Lubiatowo–Kopalino ma korzystać z otwartego układu chłodzenia wodą z Bałtyku. Woda morska będzie przepływała przez skraplacze i wracała do morza po odebraniu ciepła. Taki system wymaga bardzo dużego poboru, ale zużywa niewielką część pobranej wody.
Otwarty system chłodzenia ma sens nad Bałtykiem, jednak inne lokalizacje, jak planowane w okolicach Bełchatowa i Konina, będą wymagały obiegu zamkniętego.
Dlaczego Bełchatów i Konin wymagają innego rozwiązania?
Otwarty układ chłodzenia dla kilku dużych bloków wymaga stałego dostępu do przepływów liczonych w dziesiątkach, a dla całej elektrowni nawet w setkach metrów sześciennych na sekundę. Takie rozwiązanie można zastosować nad morzem albo nad wyjątkowo zasobnym odbiornikiem.
Rzeki i jeziora w rejonie Bełchatowa oraz Konina nie zapewniają takich zasobów przez cały rok. W okresach niżówek ich przepływ musi jednocześnie pokrywać potrzeby środowiska, mieszkańców, rolnictwa, przemysłu i pozostałych użytkowników.
Druga elektrownia jądrowa będzie więc wymagała najprawdopodobniej zamkniętego układu chłodzenia z chłodniami kominowymi, chłodniami wentylatorowymi albo systemem hybrydowym.
Taki układ ogranicza pobór chwilowy. Powoduje jednak stałe straty wody przez parowanie. W lokalizacji śródlądowej właśnie te straty mogą przesądzić o dopuszczalnej mocy elektrowni oraz jej zdolności do pracy podczas suszy.
Co oznacza przepływ dyspozycyjny?
Przepływ rzeki nie jest równy ilości wody dostępnej dla nowej inwestycji.
Przepływ dyspozycyjny oznacza część zasobów, którą można przeznaczyć na dodatkowy pobór po uwzględnieniu wymagań środowiska, istniejących praw do korzystania z wód oraz potrzeb innych odbiorców.
Uproszczony bilans wygląda następująco:
przepływ w rzece – wymagania środowiskowe – istniejące pobory i zobowiązania = zasób dyspozycyjny
Dla elektrowni trzeba określić tę wartość dla najtrudniejszych warunków, a nie dla średniego roku hydrologicznego. Decydujące będą przepływy podczas długotrwałej niżówki i jednoczesne zwiększenie zapotrzebowania innych sektorów.
Elektrownia projektowana na kilkadziesiąt lat musi uwzględniać także zmianę warunków klimatycznych w całym okresie eksploatacji.
Jak wygląda sytuacja wodna Konina i Pątnowa?
Konin i Pątnów leżą we wschodniej Wielkopolsce, gdzie deficyt wody jest jednym z najwyższych w Polsce. Region pozostaje pod wpływem niskich opadów, wysokiego parowania oraz wieloletniego odwodnienia odkrywek węgla brunatnego.
Istniejący kompleks elektrowni wykorzystuje system jezior konińskich. Jego funkcjonowanie zostało ukształtowane przez działalność kopalń i dopływ wód pochodzących z odwodnienia wyrobisk. Wraz z wygaszaniem wydobycia ilość tych wód będzie się zmniejszać, a cały układ będzie przechodził kolejną transformację.
Jednocześnie region potrzebuje odbudowy retencji, poziomu jezior, cieków i wód podziemnych. Woda wykorzystywana dotychczas przez przemysł będzie potrzebna również do odtwarzania stosunków wodnych oraz ograniczania skutków suszy.
Ocena lokalizacji elektrowni jądrowej w tym rejonie musi obejmować:
- zasoby dyspozycyjne Warty i lokalnych cieków podczas suszy,
- przyszły bilans jezior konińskich,
- zanik dopływu wód kopalnianych,
- potrzeby rolnictwa i zaopatrzenia ludności,
- ochronę ekosystemów jeziornych,
- możliwości budowy retencji wyrównawczej,
- straty przez parowanie z układu chłodzenia.
Istniejąca infrastruktura energetyczna ułatwia wyprowadzenie mocy i organizację inwestycji. Nie zapewnia jednak stałego źródła wody dla nowej elektrowni.
Konin jest lokalizacją o wysokim ryzyku wodnym. Każdy wariant wymaga wykazania, że dodatkowe zużycie nie pogłębi deficytu, który już obciąża region.
Jak wygląda sytuacja wodna Bełchatowa?
Warunki wodne Bełchatowa zostały silnie przekształcone przez wieloletnie odwodnienie kopalni odkrywkowej. Pompowanie wód podziemnych wpłynęło na funkcjonowanie zlewni Widawki oraz okolicznych cieków.
Po zakończeniu wydobycia, które jest planowane na lata 2036-38, rozpocznie się odbudowa poziomu wód podziemnych i napełnianie wyrobiska. Proces ten potrwa wiele lat i sam będzie wymagał ogromnej ilości wody.
Przyszły zbiornik pogórniczy może stać się elementem systemu retencyjnego. Nie można jednak traktować go jako gotowego źródła wody dla elektrowni. Jego pojemność nie jest równoznaczna z dostępnym dopływem. O trwałości zasobu decyduje ilość wody, która może być co roku uzupełniana bez uszczerbku dla rzek, wód podziemnych i innych użytkowników.
Zapotrzebowanie elektrowni będzie występować równolegle z potrzebami związanymi z:
- napełnianiem wyrobiska,
- odbudową leja depresji,
- utrzymaniem przepływów w ciekach,
- zaopatrzeniem mieszkańców i gospodarki,
- rekultywacją terenów pogórniczych.
Bełchatów daje większe możliwości zaprojektowania rozbudowanego systemu retencyjnego i wykorzystania istniejącej infrastruktury przemysłowej. Ocena tej przewagi wymaga pełnego bilansu obejmującego cały okres transformacji kopalni i późniejszej eksploatacji elektrowni.
Najważniejsze pytanie dotyczy stałego dopływu, który pokryje straty w układzie chłodzenia także po zakończeniu pompowania wód kopalnianych.
Czy małe reaktory rozwiązują problem dostępności wody?
Planowany rozwój energetyki jadrowej w Polsce obejmuje także małe reaktory modułowe (SMR). Pojedynczy mały reaktor modułowy wytwarza mniej energii i mniej ciepła odpadowego niż duży blok. Jego zapotrzebowanie na chłodzenie jest odpowiednio mniejsze.
Elektrownia złożona z kilku modułów może jednak osiągnąć moc porównywalną z dużym blokiem. Wtedy łączne zapotrzebowanie na odprowadzanie ciepła również osiągnie podobną skalę.
SMR umożliwiają lepsze dopasowanie mocy instalacji do lokalnych zasobów. Pozwalają również etapować inwestycję i ograniczyć jednorazowe zapotrzebowanie. Każdy kolejny moduł zwiększa jednak pobór i zużycie wody.
Małe reaktory zwiększają elastyczność projektową. Nadal wymagają bilansu wodnego, systemu chłodzenia i potwierdzonego źródła wody na okres suszy.
Jak zmiany klimatu wpływają na wybór lokalizacji?
Polska należy do państw o niskich zasobach wodnych. Według danych projektu Klimada zasoby wynoszą około 60 mld m³ rocznie, czyli niespełna 1,6 tys. m³ na mieszkańca.
Wzrost temperatury zwiększa parowanie z rzek, jezior, zbiorników i chłodni. Długie okresy bez opadów pogłębiają niżówki, obniżają poziom wód podziemnych i zmniejszają zasób dostępny dla gospodarki. Jednocześnie wysokie temperatury zwiększają zapotrzebowanie elektrowni na chłodzenie.
Te zjawiska występują w tym samym czasie. Podczas fali upałów elektrownia musi odprowadzić ciepło przy wyższej temperaturze powietrza i wody, a odbiornik dysponuje mniejszym przepływem. Rosną wtedy także potrzeby rolnictwa, mieszkańców i ekosystemów.
Międzynarodowe doświadczenia pokazują, że susza, wysoka temperatura odbiornika oraz ograniczenia środowiskowe mogą prowadzić do obniżenia mocy albo czasowego zatrzymania bloków jądrowych.
Bilans przygotowany dla warunków historycznych nie wystarczy do oceny inwestycji, która będzie pracować przez kilkadziesiąt lat. Analiza musi obejmować scenariusze klimatyczne, wieloletnie okresy suche oraz jednoczesne wystąpienie niskich przepływów i wysokich temperatur.
Co trzeba sprawdzić przed wyborem lokalizacji?
Analiza powinna objąć cały system wodny powiązany z elektrownią. Trzeba określić:
- zapotrzebowanie dla konkretnej technologii, mocy i systemu chłodzenia,
- pobór maksymalny, średni i awaryjny,
- rzeczywiste zużycie wody przez parowanie,
- zasoby dyspozycyjne w okresach niżówek,
- przyszłe warunki po zakończeniu odwodnienia kopalń,
- wpływ zmian klimatu na przepływy i temperaturę wody,
- wpływ na jednolite części wód i obszary chronione,
- konflikt z potrzebami ludności, rolnictwa i przemysłu,
- możliwości budowy zbiorników i systemów transferu wody,
- skutki zastosowania chłodzenia hybrydowego albo suchego,
- zasady ograniczania mocy podczas warunków krytycznych.
Bilans musi obejmować cały okres eksploatacji elektrowni. Powinien także uwzględniać kumulację oddziaływań z innymi inwestycjami i zmianami zachodzącymi w zlewni.
Czy dostępność wody przesądzi o wyborze lokalizacji?
Duży pobór wody w Choczewie będzie wywierał przede wszystkim lokalne oddziaływanie na środowisko morskie, ponieważ większość pobranej wody wróci do Bałtyku. Mniejszy pobór w zamkniętym układzie chłodzenia w Bełchatowie lub Koninie oznacza większe zużycie przez parowanie i może silniej obciążyć lokalny bilans.
To rozróżnienie ma zasadnicze znaczenie w Polsce, która dysponuje ograniczonymi zasobami wodnymi. Wzrost temperatury, dłuższe okresy bez opadów, pogłębianie niżówek oraz obniżanie poziomu wód podziemnych zwiększają ryzyko konfliktu między energetyką, zaopatrzeniem ludności, rolnictwem i ochroną środowiska.
Druga elektrownia jądrowa musi mieć zapewnione źródło wody podczas długotrwałej suszy, wysokich temperatur i najniższych przepływów. Jeżeli bilans dla takich warunków wykaże konflikt z potrzebami mieszkańców, gospodarki albo ekosystemów, lokalizacja powinna zostać odrzucona lub moc elektrowni ograniczona.
HydroBIM specjalizuje się w hydrotechnice dla infrastruktury liniowej – od obliczeń hydrologiczno-hydraulicznych po kompleksową dokumentację projektową. Zespół zdobywał doświadczenie przy największych inwestycjach w Polsce, w tym przy Programie Ochrony Przeciwpowodziowej Górnej Wisły i Odry oraz projektach kolejowych CPK. Zapraszamy do kontaktu.
Zdjęcie tytułowe: stan zaawansowania prac w Choczewie, luty 2026. Źródło: materiały prasowe PEJ
