Pienillä ydinvoimaloilla eroon fossiilisista polttoaineista kaupunkienergiassa? VTT:n webinaari

Pienillä ydinvoimaloilla eroon fossiilisista polttoaineista kaupunkienergiassa? VTT:n webinaari 15.3.2018 VTT 2018 1

Puhujat Ville Tulkki, Erikoistutkija Reaktorianalyysi Tomi J. Lindroos Tutkija Energiajärjestelmät ja ilmasto Satu Helynen Tutkimusalueen johtaja Ydinturvallisuus Matti Paljakka Myyntipäällikkö Ydinenergia ja ydinjätehuolto VTT 2018 2

Webinaarin käytännön ohjeet Kaikkien osallistujien mikrofoni on mykistetty webinaarin ajaksi Kysymykset tulee esittää hallinnointipaneelin kautta Moderaattori välittää kysymykset esittäjille yleisökysymykset-osiossa. Ongelmia äänen kanssa? Käytä Wifi-yhteyttä Suositellaan käyttämään kuulokkeita optimaalisen äänenlaadun varmistamiseksi Yhteys puhelimella: valitse puhelinneuvottelunumero, joka löytyy kutsusta (vakio pitkän välimatkan maksu) Esitysmateriaali Luentomoniste nähtävillä hallinnointipaneelissa. Esitysmateriaali pdf-formaatissa on saatavilla esityksen jälkeen Seurantaviesti lähetetään webinaarin jälkeen materiaalin kanssa VTT 2018 3

VTT vaikuttavuutta tieteellisellä ja teknologisella erinomaisuudella VTT on yksi Euroopan johtavista tutkimus- ja teknologiaorganisaatioista. Tuotamme teknologiseen ja tieteelliseen osaamiseemme pohjautuvia innovaatiopalveluja asiakkaillemme ja yhteistyökumppaneillemme. Visio Valoisa tulevaisuus luodaan tieteeseen perustuvilla innovaatioilla. Perustettu 1942 269 M Liikevaihto ja liiketoiminnan muut tuotot (VTTkonserni 2016) 2 368 Henkilöstö (VTT-konserni 2017) Missio VTT auttaa yrityksiä ja yhteiskuntaa menestymään ja uudistumaan soveltavan tutkimuksen keinoin. Strategia Luomme vaikuttavuutta tieteellisellä ja teknologisella erinomaisuudella Työ- ja elinkeinoministeriön alaisuudessa 33 % Liikevaihdosta ulkomailta (VTTkonserni 2016) 27 % Tohtoreita ja lisensiaatteja (VTT-konserni 2017) VTT 2018 4

Ota uusi teknologia haltuun VTT:n avulla! Energiatehokkuus Lähes nollaenergiatalot ja -alueet Kysyntäjousto Lämpöpumput Matalalämpötilaverkot Lämpövarastot Hukkalämmön hyödyntäminen Uusiutuvien energialähteiden liittäminen Kaukokylmä Aurinko- ja tuulienergia Bioenergia Jäte-energia, kiertotalous Polttokennot Ydinenergia VTT ja kaupunkienergia Kaukolämmön uudet tuulet Vähähiilinen tuotanto Älykkäät sähköverkot Mittaritiedon käsittely Sähköverkon ohjaus Toimitusvarmuus Uusiutuvien energialähteiden liittäminen Kysynnän ja kapasiteetin ennustaminen VTT 2018 5

VTT:n palvelut kaupungeille http://campaign.vtt.fi/smart-city VTT 2018 6

Sisältö 1 Ydinvoima kaupunkienergian tuotannossa + Yleisökysymys 2 Miten ydinvoimala sopii kaupungin energiajärjestelmään + Yleisökysymys 3 Ydinvoimalan toteutus kaupunkiympäristössä + Yleisökysymys VTT 2018 8

Ydinvoima kaupungeissa? Ydinvoima perinteisesti suuria laitoksia sähköä tuottamassa Sähkö puhdasta - Haasteena lämpö Pienet modulaariset reaktorit VTT 2018 9

Mitä pienreaktorit ovat? Teho kymmeniä tai muutamia satoja megawatteja Pienemmät off-gridsovelluksiin, käytännössä sähköverkon piirissä olevat reaktorit suuremmasta päästä PIENIÄ SMR Small Modular Reactors MODULAA- RISIA REAKTO- REITA Suuret komponentit kootaan tehtaalla Rahdattavissa paikan päälle Samassa laitoksessa voi olla useita reaktorimoduuleja Ydinreaktoreita, monia designeja suunnitteilla keskitymme nyt lähiaikoina relevantteihin VTT 2018 10

Globaali kuva Kanada Useita reaktoreita esilisensioinnissa Pyrkii SMR-teknologiahubiksi Yhdysvallat NuScale-pienreaktori luvitusprosessissa Britannia SMR-kilpailu käynnissä Rolls Royce SMR Venäjä Liikuteltavat lauttareaktorit RITM-200 laivareaktori soveltuisi myös maakäyttöön Kiina Useita projekteja HTR-PM korkean lämpötilan kuulakekoreaktori valmis 2018 Kaukolämpöreaktorit Etelä-Korea SMART VTT 2018 11

Ydinvoima kaukolämpökäytössä Vähäpäästöistä lämmöntuotantoa Kaukolämmön vaatima lämpötila paljon alhaisempi kuin sähköntuotannon Puhtaasti lämpöä tuottavat ydinlämpökattilat potentiaalisesti yksinkertaisempia kuin sähköä tuottavat voimalat Prosessihöyryä otetaan nykyisellään kymmenistä ydinvoimaloista Tarve olla lähellä kulutusta Kaukolämpö, suolanpoisto, prosessilämpö Nykyisellään sivuvirta isoista laitoksista Teknologia tuttua VTT 2018 12

NuScale, Yhdysvallat Noin 50 Mwe / 160 MWth reaktoriyksiköistä koostuva voimalaitos Tarpeen mukaan max 12 reaktoria Luvitusprosessissa USA:ssa Lisenssi 2020, valmis laitos 2026 Passiivinen jälkilämmönpoisto Varautumisalueen huomattava pienentäminen Source: free to use wikimedia figure https://commons.wikimedia.org/wiki/file:diagram_of_a_nuscale_reactor.jpg http://www.world-nuclear-news.org/rs-nrc-agrees-nuscale-smr-needs-no-back-up-power-1001184.html VTT 2018 13

Kaukolämpöreaktorit, Kiina Pohjois-Kiinassa potentiaalisesti 0,5 miljardia ihmistä kaukolämpöverkon piirissä Viime vuonna komissio totesi tarpeelliseksi katsoa myös ydinvoimaa kaukolämmön lähteenä Ydinkaukolämpöreaktorit CNNC & CGN esitelleet kilpailevat konseptit Kevytvesireaktori tuttua teknologiaa, valmis CNNC 400 MWth allasreaktori Paineistamaton vesiallas CGN 200 MWth matalapaineinen reaktori http://www.world-nuclear-news.org/nn-china-plansdemonstration-nuclear-heating-project-1202184.html VTT 2018 14

HTR-PM, Kiina Kaasujäähdytteinen korkean lämpötilan kuulakekoreaktori Käyntiin tänä vuonna Teknologia käyttöön Kiinassa, vienti ulkomaille Passiivinen jälkilämmönpoisto Sovellukset Sähköntuotanto, korkean lämpötilan prosessilämpö, katalyyttiprosessit, hyvä soveltuvuus CHP:hen http://www.world-nuclear-news.org/nn-first-htr-pm-vesselhead-in-place-0401185.html VTT 2018 15

Uuden ydinvoiman tilanne ja mahdollisuudet Sähköntuotantoon Sarjatuotannon edut demonstroitava NuScale Kevytvesireaktorin suoja-alueen pienentämisen kelpuutus länsimaisella viranomaisella Kaukolämpöreaktorit Tarve ja teknologia olemassa Ratkottavat asiat Lain vaatima turvallisuuden taso, toteutus pienillä reaktoreilla Yhteiskunnallinen hyväksyttävyys HTR-PM Kehittyneet reaktorit Korkean lämpötilan sovellukset Käyttöön tänä vuonna VTT 2018 16

Yleisökysymykset VTT 2018 17

Käyttökohteena kaukolämmön tuotanto? Kilpailee muiden investointivaihtoehtojen kanssa Soveltuvuus ja kannattavuus riippuu Kaupungin tilanteesta Esim. nykyinen järjestelmä ja paikalliset resurssit Globaalista kehityksestä Esim. SMR:ien ja muiden teknologioiden kehitys Valitusta teknologiasta VTT 2018 19

Arvioinnin lähtötietoja Selvitetään ja arvioidaan paikallinen tilanne, etenkin Nykyiset tuotantolaitokset Kaukolämmön kysynnän vuodenaikavaihtelut Näköpiirissä oleva kehitys, kuten poistumat, investoinnit, kulutuksen muutos, jne. Käytettävissä olevat resurssit, esim. lämmönlähteet, ja biomassa Arvioidaan ja oletetaan yleistä teknologian kehitystä SMR:n investointikustannus, muut parametrit Kilpailevien teknologioiden kehitys VTT 2018 20

Voidaan arvioida SMR:n tekninen soveltuvuus ja taloudellinen kannattavuus Huomioidaan epävarmuuksia Tarkastellaan myös kilpailevia vaihtoehtoja VTT 2018 21

Esimerkki case study Tarkastelun rajaus Tarkasteltiin SMR-reaktoria Espoon kokoisessa kaukolämpöjärjestelmässä vuonna 2030 Ilman SMR:ää (default) 1kpl NuScale CHP 1kpl NuScale heat only Muutokset järjestelmässä Pienreaktori oli muuttuvilta kustannuksiltaan halvin tapa tuottaa lämpöä ajetaan täydellä teholla, kunhan järjestelmässä tarpeeksi lämmön kysyntää muilla laitoksilla vähemmän käyttötunteja Kuinka kannattava investointi? Kaukolämmön tuotantokustannus laskee ja investoinnin takaisinmaksuajaksi arvioitiin 10-20 vuotta CHP:n kannattavuus huonompi kuin vain lämpöä tuottavan Pitäisi verrata muihin vaihtoehtoisiin investointeihin (esim. biokattilat, kaukolämpöpumput, muut SMR:t, jne) VTT 2018 22

Miten muissa kaupungeissa? Kehitettyjä menetelmiä on jo laajennettu kattamaan muut investointivaihtoehdot Voidaan soveltaa myös muiden kaupunkien arviointiin VTT 2018 23

Ydinvoimalaitoksen rakentamiseen ja käyttöön liittyvät ominaispiirteet Sääntely erityisesti ydinenergialailla ja ydinvastuulailla, joskin muukin lainsäädäntö koskee myös ydinenergiaa Ydinenergian rakentamisen tulee olla yhteiskunnan kokonaisedun mukaista Ydinenergia-alan ylin johto ja valvonta kuuluu työ- ja elinkeinoministeriölle Valtioneuvosto myöntää periaatepäätöksen ja luvat ja eduskunta vahvistaa periaatepäätöksen Kunnalla on veto-oikeus sijaintipaikkaan STUK (Säteilyturvakeskus) valvoo ydinenergian turvallista käyttöä VTT 2018 26

Ydinvoimalaitoksen luvituksen vaiheet YMPÄRISTÖ- VAIKUTUSTEN ARVIOINTI (YVA) PERIAATE- PÄÄTÖS: EDUSKUNTA RAKENTAMIS- LUPA RAKENNUS-, YMPÄRISTÖ- JA MUUT LUVAT KÄYTTÖLUPA KÄYTÖSTÄ- POISTOLUPA Laitosvaihtoehdon ja sijaintipaikan valinta Rakentaminen Käyttö VTT 2017 27

Suomessa paljon kokemusta ydinlaitoksista Otaniemen koereaktori käynnistettiin 1960-luvulla, ja sille on haettu lupaa käytöstäpoistoon Fortumin Loviisan ja TVO:n Olkiluodon laitokset käynnistettiin 1970- ja 80- lukujen vaihteessa, ja niiden vuotuiset käyttökertoimet ovat maailman huippua Olkiluoto 3:n on ilmoitettu käynnistyvän ensi vuonna Fennovoima tuottaa Hanhikiven laitoksen rakentamislupa-aineistoa Posivan käytetyn polttoaineen varaston ONKALOn rakentaminen käynnissä VTT 2018 28

Ydinvoimaosaajien lukumäärä Suomessa kasvanut selvästi alalle äskettäin tulleiden ansiosta: 3300/2010 4100/2017 i osaajat 2017 ja vertailu OTR2010 Tiedot TEMin osaamistyöryhmästä OTR2010 ja tulosten päivitys verkkokyselyllä osana kansallisen ydinvoimalaitosten turvallisuustutkimusohjelmaa SAFIR2018. VTT 2018 29

Miten ydinlaitos kaupunkiympäristöön? Kertyneen ydinvoimaosaamisen hyödyntäminen Useamman samantyyppisen laitoksen rakentaminen laskee kustannuksia Kustannuksia Suomessa voidaan vähentää kansainvälisellä yhteistyöllä VTT osallistuu parhaillaan moneen kansainväliseen SMR-tutkimushankkeeseen toimivien käytäntöjen kehittämiseksi, samoin jo monet muut suomalaiset alan toimijat VTT 2018 30

Impact from excellence through science and technology www.vttresearch.com #vttpeople / @VTTFinland