Ядрена енергетика на Япония: структура, проблеми и бъдеще

Даяна Иванова, Южна, Източна и Югоизточна Азия, III курс Софийски университет

Japan’s nuclear power: structure, problems and future

Dayana Ivanova, East, South, Southeast Asian Studies,  Sofia University ‘St. Kliment Ohridski’ – Centre for Eastern Languages and Studies

Abstract:Until the 1950s only hydro- and thermal electric power stations were known across the globe; these require an abundance of water and fossil fuel sources – two key components for the production of electric power which are something that Japan definitely lacks sufficient quantities of. All this is of enormous detriment to Japan, which has been entirely dependent on import, a fact that continues to put a lot of strain on the country’s economy to this day. The advent of the nuclear generator is precisely the innovation in science and technology that Japan needs to solve its energy dependency issues. The turning point, however, in this part of Japan’s development were the tragic events of the Fukushima nuclear power plant disaster in 2011, which have made the country rethink its course of action. The purpose of the following paper is to shortly represent the structure of the Japanese nuclear power industry, consequences following the current energy crisis and strongly affecting the country’s economy, and what the eventual prospects and solutions for this major issue are.

Keywords:nuclear power, Japan, electric power stations, Fukushima, energy crisis

Въведение

Енергетиката обединява отрасли и дейности, които се отнасят към трите сектора на стопанството: добив на енергоизточници, производство на топло- и електроенергия и потреблението им. Характерна особеност е, че бързо и лесно се трансформира в различни видове енергия (светлинна, топлинна, механична, и др.), производството съвпада с потреблението, както и че продукцията й е екологично чиста. До 50-те години на миналия век били познати само водноелектрическите и топлоелектрическите централи, като за тях се изисква водни ресурси и изобилие от енергийни източници. Два ключови компонента, които за Япония, ако не са отсъстващи, то са в минимални количества. Това е крайно неблагоприятна и усложняваща икономическата система замисимост от внос, която и до ден днешен поражда отрицателни последици.

Изобретяването на ядрения реактор се явява иновацията, която решава енергийния проблем на Япония. Първата атомна електроцентрала, която започва работа за масово производство, е тази в префектура Ибараки през 1966г. 47 години по-късно производството на ядрена енергия е преустановено окончателно за първи път през 2013 г. след инцидента във АЕЦ Фукушима. Настоящата работа има за цел да представи основните характеристики на японската ядрена енергетика в последните години, както и процесите свързани с нея. Чрез структурния подход ще се изредят компонентите и организациите свързани с електропроизводството. Ще се споменат последици и негативи, но и тенденции и бъдещи планове в посока преодоляване на енергийната криза, която засяга всички етажи на икономиката на Япония.

Структура на отрасъла

Една от главните особености на енергетиката е, че обединява три  последователни и технологично свързани ешелона. Първи ешелон – добив и внос на енергийни източници; втори ешелон – производство на електро- и топлоенергия; трети ешелон – трансформация, пренос и потребление на електроенергия. Япония има ограничени вътрешни енергийни ресурси и в съчетание с огромното си потребление на енергия означава, че има зависимост от външни източници за около 80% от своите енергийни доставки. На електрическите компании в Япония е възложена задачата за оптимално опериране и  комбиниране на източници на енергия, включително хидро-, топло- и ядрена енергия, за да се осигури електричество на най-ниските цени, но и за да се гарантира променливото търсене и предлагане през сезоните (приложение 2). Електрическите институции смятат, че ядрената енергетика ще запази важна позиция в оптималната комбинация от източници на енергия от гледна точка на осигуряването на енергийната сигурност и ограничаване на глобалното затопляне.

Ешелон  I

Япония развива пълен ядрено-горивен цикъл въз основа на внесен уран. Докато повечето обогатен уран се доставя от Австралия, Казахстан, Русия, др., Japan Nuclear Fuel Ltd. (JNFL) разработва две централи за обогатяване на уран за всички типове ядрени реактори. През 2009г. Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd. също започва доставки на уран в японските АЕЦ. След аварията във Фукушима Дайчи дейността на този вид услуги рязко спада, като единствено се преработват отпадъчните материали и се изнасят за Франция и Великобритания. Мицубиши активизира преобразуването и рециклирането на уран отново през 2014г. Япония се обръща към други енергийни източници след 2011 г. – главно втечнен природен газ и нефт. Ако преди аварията газът е участвал с 27% от общото енергопроизводство, то днес то представлява около 40%. Броят на електроцентрали, изгарящи изкопаеми горива, се увеличава в Япония и се очаква до 2016 г. да заработят с капацитет 7 GW всяка и други 3 електроцентрали с капацитет 3,4 GW. Използването на втечнен природен газ в бъдеще ще се определи от ефективността на тези планирани ТЕЦ и възможността от завръщането на част от атомните елктроцентрали.

Подобно на ядрената енергия, водноелектрическата енергия е източник за  основно електрозахранване заради ниските цени на производство й и подсигуреното доставяне. Генерирането на водноелектрическа енергия е 83 TWh през 2011 г., около 8% от комбинираното производство. Японското правителство инвестира в малки ВЕЦ проекти, които да служат на отделни общини, въпреки че потенциалът за развитие на водноелектрическа енергия е ограничен.

Вносът на въглища не бележи покачване до 2013 г., когато се откриват две конвеционални електроцентрали с комбинирана вместимост. Страната окуражава това да се изградят повече ТЕЦ с използване и на въглища, като това ще означава отслабване на изискванията за опазване околната среда от вредните емисии. В същото време се преследват нови технологии в използването на въглищата за постигане на екологичните цели.

Ешелон   II

Преди инцидента във Фукушима Япония заема трето място по производство на ядрена енергия, стоейки в световен мащаб само зад САЩ и Франция. Въпреки това през последните три години страната губи възможностите си за подобно производство поради преустановяването на работата на нейните АЕЦ заради технически проверки на централите. През 2010 г. Япония има 54 функционални ядрени реактора в общо 17 електроцентрали с обща генеративна мощност от 49 GW. Днес правителството официално е прекратило работата на 6-те реактора на АЕЦ Фукушима Дайчи. Общонационалните стандарти за поддръжка на атомните електроцентрали в Япония изискват съоръженията да прекратяват дейност на всеки 13 месеца за техническа проверка. След злополуката във Фукушима японското правителство изисква от всички АЕЦ в страната да се подложат на тестове за качество и изправност и да минат през одобрението на местните власти. Докъм май 2012 г. Япония за първи път от 40 години не разчита на ядрена енергетика. Правителството взема решението да възстанови дейността на два от реакторите – Охи-3 и Охи-4 на Kansai Electric Power Company, през юли 2012 г. Работата на тези два реактора бива преустановена отново през септември 2013г., което за втори път оставя Япония без надеждна атомна енергия.

Енергийният план от 2010 г. предвиждал поне 12 нови ядрени реактора да бъдат построени до 2020 г., а дялът в енергетиката, заеман от АЕЦ, да бъде увеличен до общо 50% от цялото до 2030 г., което съответства с плановете на страната да съкрати парниковите си емисии. Същевременно обаче инцидентът във Фукушима изостря общественото мнение и изважда наяве опасностите от такава „агресивна“ политика спрямо ядрената енергетика. Предишното правителство, водено от министър-председателя Нода, през 2012 г. обещава да наложи политика, залагаща на алтернативните на АЕЦ методи за производство на електроенергия, което не е добре посрещнато от бизнес сектора. Сегашната държавна администрация, водена от Шиндзо Абе, който пък от своя страна е за това ядрената енергетика да отговаря за поне 15% от електроснабдяването, колкото се може по-скоро. Най-скорошният „Стратегически енергиен план” на Япония от 2014 г. изказва позицията, че ядрената енергетика е важен източник на основно електрозахранване, но и че зависимостта от такъв вид енергия ще бъде компенсирана доколкото е възможно от подобрената ефективност и ускореното развитие на възобновяемите енергийни източници в страната. Въпреки че този енергиен план се провъзгласява за възстановяване на дейността на ядрените реактори, той също така оценява и нуждата „неуморно да се търси по-голяма сигурност и да се установи безопасна среда за функионирането на ядрена енергетика”. По последни проучвания и класации Япония е вече на 17-то място в света по производство на атомна енергия.

Енергийната промишленост на Япония от гледна точка на бизнеса се управлява от 10 частни, утвърдени като регионални монополи, компании, които представляват около 80% от общия инсталиран електрогенериращ капацитет на страната. Оставащите 20%  се генерират от отделни промишлени единици и независими производители. Тези големи компании контролират също така преноса и токоразпределителната инфраструктура. През 1952г., девет компании основават Федерацията на електрическите компании (Federation of Electric Power Companies, 電気事業連合会, Денки Джигьо: Ренго:кай), или накратко FEPC, с цел да насърчава доброто функциониране на всеки нейн член в рамките на отрасъла. Оттогава FEPC играе важна роля като основа за лесна комуникация и взаимодействие между електрическите компании и като форум за обмен на идеи за създаване на по-сигурна и развиваща се енергетика на страната. С връщането на Окинава през 1972г., Okinawa Electric Power Company се присъединява към електропоизводтвената мрежа на Япония, ставайки член на Федерацията през 2000 г.

Ешелон III

Първата правителствена организация, която ще се представи е Nuclear Regulatory Authority (NRA)* – Управа по ядрена регулация, учредена през септември 2012г., за да замени други две агенции, занимаващи се с ядрената енергетика – Комисията по ядрена сигурност и Агенцията по ядрена и индустриална сигурност на японското министерство на икономиката, транспорта и промишлеността. NRA е създадена, за да може да бъде дадена по-независима оценка по ядрената сигурност. Всички АЕЦ трябва да подават заявление до управата, за да възобновят дейността си, като според данни от японското правителство всяко едно заявление отнема минимум шест месеца да бъде прегледано. Тези мерки имат за цел АЕЦ да могат да издържат на всякакви природни бедствия и изискват реакторите да се намират далеч от активни земетръсни територии. Мерките изискват също така да бъдат построени по-големи вълноломи, отдушници и контролни зали за сигурност и за спешни случаи.

За електроенергийната политика отговаря Агенцията за природни ресурси и околна среда, която също е част от Министерството на икономиката, търговията и индустрията(МИТИ). Други правителствени организации, които направляват ядреноенергиения сектор са Министерството на околната среда, Министерството на образованието, културата, спорта, науката и технологията, Министерство на външните работи, както и Комисията за атомна енергия на Япония (JAEC), която държи 3 ядрени реактора и разработва нови поколения реактори, макар и до момента да е неизвестно дали тези проекти ще се стартират някога. Electric Power Development Company (電源開発株式会社, Денген Кайхацу Кабушики-гайша), или известна още като J-POWER, е приватизирано през 2004г.  дружество, което в момента е най-голямото в Япония. Главно произвежда електричество от ВЕЦ и ТЕЦ (общо 16 GW). Също така държи няколко вятърни централи и строи АЕЦ Ома (префектура Аомори) – най-ново поколение кипящ реактор, за който е подадено заявление за запускане, когато бъде завършен в най-скоро време. Друг важен участник на пазара на ток е Japan Atomic Power Company(日本原子力発電, Нихон Генширьоку Хацуден) – най-старата фирма, построила първия реактор в Япония. Днес JAPC разполага с 4 ядрени реактора и продава електроенергия на TEPCO, KEPCO, J-POWER и други регионални компании. Останалите звена, участващи в структурата на отрасъла ще бъдат само маркирани: 7 научноизследователски организации, свързани с атомната енергия; 4 други фирми, свързани с трансформацията и преноса на електроенергия; частни бизнес фирми, свързани с внос, износ, отпадъчни материали; над 30 обществени и неправителствени организации; 20 международни и чуждестранни клонове на организации в сферата.

Настоящи проблеми

Япония в момента е изправена пред най-голямото предизвикателство на десетилетието, а именно справянето с кризата в АЕЦ Фукушима. Екологичният проблем е на дневен ред днес и то в няколко аспекта, два, от които са изтичането на радиация от електроцентралата в океана и почвата и увеличилите се въглеродни емисии във въздуха. Още с подписването на Протокола от Киото Япония следва доста успешно и последователно зелената си политика. Япония насърчава ядрената електроенергия през годините като средство за разнообразяване на енергийните източници и намаляване на въглеродните емисии, наблягайки на безопасността и надеждността на този вид производство. Според FEPC, ядрената енергетика е направила голям принос за енергийната сигурност на Япония чрез намаляване на вноса на горива и емисиите на въглероден диоксид. Преди АЕЦ да се отстранят от функциониране, интензивността на емисиите на CO2 (емисии на единица потребление на електроенергия) е намаляла с около 16% спрямо нивата от 1990г. През 2012 г. емисиите на CO2 са се увеличили с 14% спрямо нивата от 1990г.

Въпреки че Япония е вторият най-голям консуматор на ток в Азия, в страната има малко търсене. Поради растящите разходи за изкопаеми горива, японските електрически компании се опитват постепенно да увеличат цените на тока, платени от крайните потребители, за да успеят да покрият загубите си. От юли 2012 г. Министерството одобрява покачване на цените от 7% до 11% за шест от десетте компании. Настоящото японско правителство се опитва да осъществи такива реформи , че крайните потребители на електричество да могат да избират доставчиците си на електроенергия до 2020 г. Общо взето тези реформи имат за цел осигуряването на по-голяма конкуренция за доставчиците и по-ниски цени на електричеството за потребителите, базирайки се на по-добри инвестиции и вътрешни операции в енергийния сектор. Кабинетът на Абе е одобрил план, който да раздели производството, доставянето и разпределянето на електричество от 10-те електрически компании на страната през 2013г. и възнамерява да внесе серия от законопроекти до 2016 г., за да извърши това разделение.

Трети основен момент на проблемите, възникнали от спирането на ядренето електропризвоодство, са големите загуби за промишления сектор на страната. Още от 2011 г. насам в повечето префектури тече сезонен режим на тока в домакинствата. Колкото до индустрията, това налага износа на производствени единици, бази и съоръжения в Тайланд, Виетнам, Индонезия, Тайван, Филипините и др. Данни от Федерацията на електрическите компании за ноември 2014 г. сочат, че търсенето от едри промишлени потребители е спаднало с 1,2% от изминалата година. Това се дължи основно на намаленото търсене  в основните отрасли (автомобилостроене, машиностроене, електроника) с изключение на хартиено- и целулозната промишленост, химикали и цветни метали.  (Electricity Demand in November 2014 (Report),  December 25, 2014,FEPC)

Бъдещи тенденции

Част от „Четвърти стратегически енергиен план” Япония се опитва да насърчава употребата на възобновяемите източници на енергия – като например слънчева, ветрова, геотермална енергия или такава, придобивана от биомаси. Възобновяемата енергия (извън тази, произвеждана от ВЕЦ или АЕЦ) отговаря за 2% от общата консумация на електричество на Япония и около 3% от общото производство на електричество за страната за 2011 г. По-голямата част от ръста на възобновяемите енергийни източници в последната година е регистриран в слънчевата енергетика в резултат от силни инвестиции във фотоволтаични (PV) системи, разположени на огромни площи. МИТИ обмисля още 21 допълнителни геотермални проекта като добавка към 17-те вече съществуващи съоражения, отговарящи за 520 MW от производството на електроенергия. Потенциалът за геотермална енергетика е значителен поради факта, че страната по геотермален потенциал е трета в света.

За сметка на това обаче тези източници на енергия все още отговарят за сравнително малък дял от енергопроизводството до този момент. Не липсват вече и опозиции и критики на законите за зелена енергия от страна на големите фирми, които не издържат на високите фиксирани цени на енергията от възобновяеми източници. При по-малко населените региони се получава недостиг на приходите от потребители – Kyushu Electric Power Company, например, преустанови приемането на заявления за продажба на електрическа енергия от ветрогенератори и слънчеви панели през изминалата година.

През март 2014 г. се дава зелена светлина на връщането на  17 реактора или  38% от общия капацитет в електропроизводителния процес. Меснатата власт на префектура Кагошима одобрява рестартираното на атомната електроцентрала „Седнай“, като от края на 2015 г. започва и търговска експлоатация. Два реактора на АЕЦ Такахама на KEPCO също се очаква да бъдат запуснати през 2016 г. (приложение 1). Някои от големите компании разработват прототипи на ново поколение кипящи реактори (ABWR – IV поколение), но повечето проекти, свързани с атомна енергия, доскоро бяха замразени, тъй като за периода 2012-2015 г. не са приоритет или не изпълняват изискванията за сигурност.

Заключение

В края на 2014 г. Шиндзо Абе беше преизбран за министър-председател, като това имаше за цел той да продължи политиката си. Тъй като „абеномиката” е поддръжник на бизнес интересите в ядрената енергетика, това ще означава, че ще се продължи с постепенното възстановяване на дейността на атомни електроцентрали след щателни проверки. Големият успех, и пример, е рестартирането на Сендай-1 и Сендай-2. По изказвания на Абе дялът на ядреното електропроизводство ще трябва или ще е препоръчително да достигне 15% в близките 5 години. Стегнацията на енергетиката – ключовият скелет на една икономика, ще продължи, докато не се създаде равновесие между различните енергийни източници, институции и различните проблеми, до които те водят. Дотогава не е сигурно какво ще коства на страната и населението рецесията, в която са изпаднали в момента.

Използвани източници:

  1. http://www.economywatch.com/
  2. http://www.ensec.org/
  3. http://japanfocus.org/-Gavan-McCormack/3517
  4. http://www.world-nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-G-N/Japan/
  5. http://www.eia.gov/countries/cab.cfm?fips=JA
  6. http://www.fepc.or.jp/
  7. http://www.japantimes.co.jp/opinion/2014/11/25/commentary/japan-commentary/a-losing-bet-on-green-energy/#.VMC8mkesXTp
  8. http://www.fepc.or.jp/english/news/demand/__icsFiles/afieldfile/2014/12/25/juyou_k_e_20141225.pdf
  9. http://www.fukuleaks.org/web/?p=13299
  10. http://www.nei.org/News-Media/News/Japan-Nuclear-Update#
  11. http://thediplomat.com/2014/09/three-approaches-to-japans-energy-problem/
  12. http://www.bloomberg.com/news/2014-10-28/sendai-residents-vote-to-restart-reactors-amid-protests.html
  13. http://www.nytimes.com/2014/09/11/world/asia/japanese-nuclear-plant-declared-safe-to-operate-for-first-time-since-fukushima-daiichi-disaster.html?ref=world&_r=2