GEMINI 4.0 - poligeneracja dla przemysłu i ciepłownictwa

Narodowe Centrum Badań Jądrowych bierze udział w realizacji międzynarodowego projektu GEMINI 4.0 realizowanego przez ponad 20 instytucji z Europy, Azji i USA. Partnerzy opracują koncepcję wykorzystania reaktora wysokotemperaturowego do bezemisyjnej produkcji ciepła technologicznego i komunalnego, wodoru, amoniaku i innych zastosowań.

Dekarbonizacja systemów energoelektrycznych jest możliwa dzięki znanej i sprawdzonej technologii reaktorów lekkowodnych. Jednak produkcja elektryczności odpowiada tylko za ok. 1/4 emisji CO2 w Europie. Sektory przemysłu, transportu i ciepłownictwa mieszkaniowego odpowiadają za ok 60% emisji. Elektryfikacja tych zastosowań jest trudna lub ekonomicznie nieuzasadniona. Naukowcy i inżynierowie proponują zastosowanie reaktorów wysokotemperaturowych HTGR do celów kogeneracji* i poligeneracji**. Wdrożenie technologii reaktorów wysokotemperaturowych do przemysłu pozwoli szybko osiągnąć cele klimatyczne, będące ambicją wielu krajów Europy.

Koncepcja projektowa reaktora GEMINI+ została wypracowana z myślą o jego wdrożeniu do polskiego przemysłu i z uwzględnieniem jego potrzeb. Badania rynkowe pokazują, że reaktor o mocy 165 MWth netto jest dobrą opcją dla Polski i dla innych krajów europejskich. Pierwotna koncepcja GEMINI+ zakładała przede wszystkim produkcję nośnika ciepła – przegrzanej pary wodnej. „W projekcie GEMINI 4.0 planujemy rozwinięcie tej koncepcji do dobrze skalowalnego i elastycznego obiektu energetycznego pracującego w poligeneracji” – mówi mgr inż. Janusz Malesa, kierownik Pracowni Analiz Reaktorowych z Zakładu Energetyki Jądrowej i Analizy Środowiska. – „Oznacza to, że w różnych proporcjach będziemy mogli produkować wysokotemperaturowy nośnik ciepła, paliwa syntetyczne i wodór, energię elektryczną, ciepło sieciowe dla potrzeb komunalnych i inne”.

W poprzednim projekcie (H2020/Euratom GEMINI Plus) zostały zidentyfikowane różnego rodzaju przeszkody utrudniające szybkie wdrożenie tej technologii. GEMINI 4.0 ma pomóc w technicznym dopracowaniu projektu reaktora, optymalnej konfiguracji produktów poligeneracji, a także licencjonowaniu oraz w budowie europejskiego łańcucha paliwowego. W ramach projektu GEMINI 4.0 planowana jest optymalizacja założeń projektu i uzgodnienia licencyjne z instytucjami, które ocenią bezpieczeństwo jądrowe proponowanej konstrukcji. Projekt systemu będzie obejmował jego zastosowanie do pracy w złożonych układach energetycznych i przemysłowych – poligeneracji. Dodatkowo NCBJ zbada możliwości kwalifikowania paliwa TRISO z wykorzystaniem reaktora MARIA.

Mimo iż myśl o budowie w Polsce reaktora jądrowego typu HTR nie jest nowa, wciąż pozostaje do pokonania problem akceptacji społecznej wobec tej technologii. Dlatego w projekcie przewidziano również rozpoczęcie intensywnej komunikacji z interesariuszami politycznymi i przemysłowymi, jak też z ogółem społeczeństwa, w szczególności uwzględniając mieszkańców potencjalnych lokalizacji. Komunikacja ta ma na celu dostarczenie rzetelnej informacji i kształtowanie opinii społecznej dla pozyskania szerokiego poparcia w zastosowaniu reaktorów jądrowych do dekarbonizacji przemysłu.

Projekt GEMINI 4.0 uzyskał pozytywną ocenę i otrzymał finansowanie w ramach programu Euratom Research and Training Programme (HORIZON-EURATOM-2021).

Propozycja projektu została przygotowana przez stowarzyszenie Nuclear Cogeneration Industrial Initiative (NC2I), które jest jednym z filarów Europejskiej Platformy Zrównoważonych Technologii Energii Jądrowej – (ang. Sustainable Nuclear Energy Technology Platform, SNETP). W projekcie weźmie udział 19 partnerów z Europy oraz japońska JAEA i koreańska KAERI. Przewidziano, również, udział Oregon State University (USA). Koordynatorem projektu jest francuski Framatome SAS.

W projekcie GEMINI 4.0 uczestniczą podmioty z Polski: Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, firma Synthos i Narodowe Centrum Badań Jądrowych, które jest liderem pakietu zadań WP1 „Optimizing safety and competitiveness of the GEMINI+ design”.

Więcej wiadomości już wkrótce na stronach NC2I i/lub GEMINI Initiative: https://snetp.eu/nc2i/ https://gemini-initiative.com/

*Kogeneracja – jest to klasyczny układ elektrociepłowni: np. ze spalania węgla lub z reakcji jądrowych uzyskiwana jest energia do produkcji prądu i ciepła komunalnego lub ciepła do procesów technologicznych.

**O poligeneracji mówimy, gdy w procesie konwersji energii otrzymujemy więcej niż dwa produkty. Można to zrealizować na kilka sposobów, dostosowując do istniejącego zapotrzebowania. Takim trzecim produktem może być wodór. Na przykład kiedy petrochemia, będąca podstawowym odbiorcą ciepła przemysłowego z instalacji jądrowej ma mniejsze zapotrzebowania na parę, jej nadmiar może być kierowany na instalację do produkcji wodoru. Dzięki temu nie trzeba zmniejszać mocy reaktora.