اقتصاديات الطاقة النووية

(هذا المقال نشر بتاريخ : 27 سبتمبر 2009) مرت اقتصاديات الطاقة النووية منذ منتصف الخمسينيات بمراحل عديدة وما زالت للآن غير مستقرة تماما. ويرجع عدم استقرارها إلى عوامل عديدة من أهمها أن جانبا كبيرا من التكلفة لا تتضح معالمه بدقة إلا عندما ينتهى العمر الإنتاجى للمفاعل، الذى كان يراوح حول 40 عاما ثم صارت الدول النووية تميل لإطالته إلى 60 عاما. وتتفوق المحطة النووية على المحطات الحرارية التى تدار بمصادر الطاقة الحفرية (زيت وغاز وفحم) من حيث انخفاض تكلفة الوقود، ولكنها تختلف عنها من حيث ارتفاع التكلفة الرأسمالية للمفاعل النووى، والتى تتفاوت أيضا تبعا لعناصر عديدة مثل حجم المفاعل، ونوعه، وموقعه، وما إذا كان الموقع يضم وحدة نووية أو أكثر، وهو ما يخضع بالضرورة لحجم الطلب على الكهرباء إذ يستخدم المفاعل النووى لمواجهة حمل الأساس Baseload، الذى يسلتزم استمرار تشغيله على مدار الساعة دون انقطاع. فتكلفة وحدة كبيرة من حجم 1300 ميجاوات (ميجا=مليون) قد لا تزيد بأكثر من 50 75% عن تكلفة وحدة حجمها نصف هذا الحجم. كذلك قد تنخفض تكلفة الوحدة الثانية فى حالة المحطات المزدوجة بنحو 10 15% عن تكلفة الوحدة الأولى. ومن هنا اتجهت الصناعة فى الولايات المتحدة إلى التكتل بالاندماج على أساس أن من يدير عددا كبيرا من المفاعلات يكون أعلى كفاءة وأقل كلفة.
كذلك تتفاوت التكلفة تبعا للشركة القائمة بالمشروع وما إذا كانت تتلقى دعما حكوميا، وأيضا تبعا لطول أو قصر المدة التى يستغرقها إقامة المفاعل. فبناء بعض المفاعلات قد يستغرق 6 سنوات وبعضها يستغرق عشرة أعوام أو أكثر يتحمل المشروع خلالها نفقات إضافية، أهمها الفائدة المدفوعة على الاستثمارات التى لا تحقق عائدا أثناء تلك الفترة.
ولا تحقق الطاقة النووية أعلى عائد لها، اقتصاديا وفنيا، إلا إذا استخدمت لمواجهة حمل الأساس، وهو الحد الأدنى من الطاقة الكهربائية، التى تستهلك على مدار الساعة، وتستلزم استمرار تشغيل المفاعل بكامل قدرته دون توقف (باستثناء فترات الصيانة الدورية). وكان المتوقع إذا استخدمت الطاقة النووية لمواجهة حمل الأساس ألا يقل معامل السعة Capacity or load factor عن 80% فى المتوسط. (ويقصد بمعامل السعة حجم الكهرباء، التى تولد فعلا خلال فترة التشغيل الفعلى منسوبا إلى حجم ما يمكن توليده لو ظل المفاعل يعمل دون انقطاع). ومن مقتضى انخفاض معامل السعة ارتفاع تكلفة وحدة الكهرباء المنتجة (الكيلووات ساعة) إذ توزع التكلفة الرأسمالية (وهى الأهم فى المفاعلات النووية) على عدد أقل من الوحدات المولدة فيرتفع نصيب كل وحدة من تلك التكلفة. وكان معامل السعة حتى مطلع التسعينيات لا يتجاوز 63% فى المتوسط (مرجحا بحجم التوليد فى دول نووية رائدة)، غير أن عام 2001 شهد بلوغ هذا المعامل نحو 77% فى مجموعة الدول الصناعية المتقدمة كما حققت الولايات المتحدة 89%.
وتتسم اقتصاديات المفاعلات النووية بمعالم خاصة منها أن التكلفة الرأسمالية تمثل أهم عناصر التكلفة الكلية، وتتأثر بمعدل الخصم (الفائدة) أو معدل الربح الذى تحدده الجهة القائمة بالمشروع بالنسبة لاستثماراتها. ذلك لأن فترة التحضير والبناء فى دولة مثل مصر قد لا تقل عن 12 سنة، يجرى خلالها الإنفاق الرأسمالى دون عائد. وفى ظروف تتسم باللايقين Uncertainty على امتداد فترة طويلة، يغلب أن ترتفع خلالها درجة المخاطرة بالنسبة للطاقة النووية، ويرتفع معها بالضرورة معدل الخصم والتكلفة الكلية بالتبعية.
ووفقا لمعايير التكلفة الفنية Technical cost عام 2000 قدرت التكلفة الرأسمالية لوحدة إنتاجية حجمها كيلووات فى مفاعل نووى بحجم جيجاوات (1000 ميجاوات) يقام فى دولة صناعية، بنحو 2500 دولار (على أساس معدل فائدة 5%) وبنحو 3000 دولار (على أساس معدل فائدة 10%). أما التكلفة الرأسمالية لوحدة مقارنة فى محطة تدار بتقنية الدورة المركبة للغاز الطبيعى Combined cycle gas technology (CCGT) فإنها تتراوح فى الوقت الحاضر بين 550 و650 دولارا فقط.
كذلك تتأثر اقتصاديات المفاعل النووى تبعا لطول العمر الانتاجى للمفاعل، الذى أخذت الدول الصناعية الغربية ودول أوراسيا Eurasia (ومنها روسيا) تتجه إلى مدة لنحو 60 عاما متأثرة بالتحسينات التقنية التى استحدثت، وهو ما يصب فى صالح الطاقة النووية، إذ يرتفع الإنتاج الإجمالى للمفاعل على مدى عمره، ومن ثم تنخفض تكلفة الوحدة من الكهرباء المولدة وتتحسن اقتصادياته.
وفى مقابل ارتفاع التكلفة الرأسمالية فى المفاعلات النووية فإن تكلفة الوقود تنخفض فيها كثيرا عنها فى المحطات الحرارية، إذ تمثل تكلفة اليورانيوم نحو 5% من التكلفة الكلية فى محطة نووية، وترتفع إلى 15% بعد التخصيب والتصنيع. أما تكلفة الغاز فى محطة CCGT فتبلغ نحو 75% من إجمالى التكلفة. وفى عام 2006 تراوحت تكلفة الوقود النووى بين 40 و60 سنتا أمريكيا لكل مليون Btu، بينما تراوحت تكلفة الوقود فى محطة غازية CCGT بين 5 و7 دولارات لكل مليون Btu (كيلوات/ساعة kWh = 3412 Btu).
ووفقا لسيناريو أعد عام 2006، ويفترض معدلا مرتفعا للخصم، حيث تتراوح التكلفة الكلية لتوليد الكهرباء نوويا بين 6.8 و8.1 سنت أمريكى لكل كيلووات ساعة، تصبح الطاقة النووية منافسة لمحطة تستخدم الغاز الطبيعى عندما يستقر سعر الغاز فى المدى الطويل فوق 6.60 دولار لكل مليون وحدة حرارية بريطانية Btu. ويوجد سيناريوهات أخرى تتوقع تحسن اقتصاديات الطاقة النووية بحيث تنخفض فيها التكلفة.
من ناحية أخرى، تلعب نفقات الحماية من التلوث دورا مهما فى مقارنة النفقات النووية بنظيرتها فى المحطات الحرارية. فنفقات حماية البيئة من مبتعثات غازات الاحتباس الحرارى، وخاصة غاز ثانى أكسيد الكربون CO2، تساند القوة التنافسية للطاقة النووية. ففى أوروبا والولايات المتحدة، حيث يعتبر الفحم أهم مصادر الوقود فى توليد الكهرباء، تؤدى إضافة 10 دولارات للتخلص من طن مبتعثات الكربون إلى جعل الطاقة النووية منافسة للفحم فى توليد الكهرباء. وفى دول الاتحاد الأوروبى يبلغ متوسط تلك التكلفة، وفقا لنظام تجارة المبتعثات EU Emission Trading Scheme نحو 18.3 يورو للطن فى عام 2005 (وهو ما يعادل 23 دولارا وقتها).
فى مقابل تلك الميزة التى تعمل لصالح الطاقة النووية تتحمل تلك الطاقة بتكلفة الحماية من المواد المشعة والنفايات النووية أثناء تشغيل المفاعل النووى وبعد خروجه من الخدمة، مع العلم بأن درجة الخطورة تتزايد مع زيادة حجم المفاعل ومع طول فترة استخدامه. كذلك يأتى فى جانب سلبيات الطاقة النووية حاجتها إلى نفقات باهظة للدفاع عن مواقعها عسكريا خلافا للمحطات الحرارية، التى لا تحتاج لمثل تلك النفقات.
ويعتبر التنميط فى بناء المفاعلات النوويةStandardization ، الذى تستخدمه فرنسا ويطلق عليه «نظام القافلة» لتماثل وحداته، أفضل اقتصاديا من النموذج المتفرد Unique design المستخدم فى الولايات المتحدة وبريطانيا، ويقوم على التفرد فى التصميم تبعا لاختلاف الموقع والشركة القائمة بالمشروع. ولذلك ينبغى أن يأخذ المشروع المصرى هذه النقطة فى الاعتبار فيدقق فى اختيار النموذج، الذى سيعتمد عليه ويحاول تعميق الخبرة المصرية المحدودة عددا بحيث يمكن استبدال خبير بخبير فى النموذج الموحد دون معوقات. وقبل هذا وبعده لا ينبغى تحت أى اعتبار قبول نظام «تسليم مفتاح» أو استبعاد موقع «الضبعة».