ASV pētnieki izstrādājuši modelēšanas pieeju, kas varētu palīdzēt atomelektrostacijām mainīt elektroenerģijas izlaidi atbilstoši tīkla pieprasījumam, vienlaikus saglabājot reaktoru darbību samērā stabilā līmenī.

Piedāvātā sistēma apvieno kausēta sāls reaktorus ar siltumenerģijas uzkrāšanu. Kad elektroenerģijas pieprasījums ir zems, daļu reaktora radītā siltuma varētu novirzīt uz krātuvi, bet pieprasījuma palielināšanās laikā uzkrāto siltumu izmantot papildu elektroenerģijas ražošanai.

Kodolenerģija mainīgā elektroenerģijas tirgū

Pieeju izstrādājuši Centrālās Floridas universitātes (UCF) pētnieki. Tā varētu palīdzēt kodolspēkstacijām darboties līdzās saules un vēja parkiem, kuru ražošana mainās atkarībā no laikapstākļiem un diennakts laika.

Pētnieki apvienoja termodinamisko modelēšanu ar ekonomisko analīzi, lai novērtētu, kā reaktora siltuma uzkrāšana un vēlākā atbrīvošana varētu palielināt stacijas darbības elastību un palīdzēt reaģēt uz mainīgām elektroenerģijas cenām.

Atšķirībā no saules un vēja elektrostacijām tradicionālās atomelektrostacijas parasti ir paredzētas nepārtrauktai elektroenerģijas ražošanai. Jaudu pielāgot straujām pieprasījuma izmaiņām var būt sarežģīti, jo šādas izmaiņas ietekmē reaktora darbību.

Palielinoties atjaunīgo energoresursu īpatsvaram elektroenerģijas ražošanā, kodolspēkstacijām var būt jādarbojas elastīgāk, neapdraudot reaktoru vienmērīgu darbību. “Kodolenerģijai jābūt elastīgai, kamēr kodolreaktori darbojas vienmērīgā režīmā, jo tīkla pieprasījums dienas laikā mainās. Tas īpaši izteikti redzams tīklos ar lielu saules enerģijas īpatsvaru — saules ražošana parasti sasniedz maksimumu ap pusdienlaiku un līdz vakaram samazinās,” pētījumā norādīja ar to saistītais doktorants Augusto Delavalds Markess.

Siltuma uzkrāšana atdala reaktora darbību no ražošanas

Siltumenerģijas uzkrāšana ļauj nošķirt siltuma radīšanu no elektroenerģijas ražošanas. Tā vietā, lai viss reaktora radītais siltums tiktu nekavējoties novadīts elektroenerģijas ražošanas sistēmā, daļu no tā zema pieprasījuma laikā varētu uzkrāt.

Pēc tam uzkrāto siltumu varētu izmantot papildu elektroenerģijas ražošanai periodos, kad pieprasījums ir lielāks. Šādā izkārtojumā reaktors varētu saglabāt samērā vienmērīgu darbības līmeni, kamēr elektroenerģijas ražošanas sistēma pielāgotu savu jaudu.

Pētījumā uzmanība pievērsta kausēta sāls reaktoriem — progresīvai kodolreaktoru konstrukcijai, kuras darbībā izmanto izkausētus sāļus. Pētnieki vērtēja, kā šādus reaktorus varētu integrēt ar siltumenerģijas uzkrāšanas sistēmu, lai nodrošinātu elastīgāku elektroenerģijas ražošanu.

Modelis ņem vērā arī elektroenerģijas cenas

Analīzē aplūkots, kā tirgus apstākļi varētu ietekmēt kodolspēkstaciju ar siltuma uzkrāšanu darbību. Elektroenerģijas cenas dienas laikā mainās atkarībā no pieprasījuma un pieejamās ražošanas. Tās var kristies laikā, kad atjaunīgo energoresursu ražošana ir augsta, un pieaugt, kad pieprasījums palielinās vai atjaunīgās enerģijas izlaide samazinās.

Uzkrājot siltumu zemāku cenu periodos un atbrīvojot to laikā, kad elektroenerģija kļūst vērtīgāka, kodolspēkstacijas teorētiski varētu palielināt ieņēmumus no saražotās enerģijas. Pētnieki sistēmas darbību pētīja ar termodinamisko modelēšanu, bet tās reakciju uz mainīgiem tirgus apstākļiem novērtēja, izmantojot ekonomiskās optimizācijas metodi.

Analīzē izmantota arī slīdošā horizonta pieeja, kas lēmumus par darbību vērtē secīgos laika periodos, nevis pieņem vienu nemainīgu grafiku visam darbības laikam.

Pētījums vēl nepierāda komerciālo iespējamību

Pagaidām tas ir modelēšanas pētījums. Komanda integrēto sistēmu nav demonstrējusi ekspluatācijā esošā atomelektrostacijā. Universitātes paziņojumā nav sniegti konkrēti dati par iespējamo efektivitātes pieaugumu, papildu ieņēmumiem vai siltumenerģijas uzkrāšanas sistēmas uzstādīšanas izmaksām.

Lai noteiktu, vai piedāvātā pieeja būtu komerciāli praktiska, nepieciešami turpmāki inženiertehniskie un ekonomiskie novērtējumi. Pētījums publicēts izdevumā Journal of Energy Resources Technology, Part A: Sustainable and Renewable Energy.