Etikettarkiv: slutförvar

Energikostnader och ränta

Det här är andra delen i en serie om kärnkraftens (och konkurrenters) kostnader. Du kan vilja läsa första delen först.

Förnybart-förespråkare hävdar att kärnkraft är extremt dyrt medan förnybart är tokbilligt. Kärnkraftskramare hävdar motsatsen. ”Bevis” kastas hit och dit, källors trovärdighet framhålls och ifrågasätts. Spännande nog påstås förnybart ofta vara såväl billigast som största jobb-generatorn, vilket givetvis är helt inkompatibla påståenden.

I den här delen tänkte jag berätta om hur man beräknar ett energislags kWh-kostnad, vilka realistiska ingångsvärden vi har (även för sol och vind), som livslängd, ränta, investeringskostnad, driftskostnad mm. Metoden kallas Levelized Energy Cost (LEC) eller Levelized Cost Of Energy (LCOE), och ger en kostnad per energi-enhet (exempelvis kWh).

Beräkningen av LEC går i princip ut på att summera alla kostnader över verkets livstid och dividera med energiproduktionen. Det enda som gör det lite mer komplicerat är inverkan av ränta. Såhär ser det ut som en formel, klippt rakt av från wikipedia:

LEC

Räntan (discount rate) och divisionerna med (1+r)^t kan vara både svårt att begripa och svårt att acceptera för icke-ekonomer. (Jag stöter på folk i diskussioner som vägrar ta hänsyn till ränta för deras solcellsinvesteringar, exempelvis). Att man upphöjer med ”t” är förstås bara vanlig ränta-på-ränta. Mer om räntan senare.

Typiska parametrar och resultat

Det finns LEC-kalkylatorer på nätet och den som är hyggligt slängd i Excel kan lätt göra ett eget spreadsheet. Du kan alltså relativt lätt räkna själv med andra parametervärden än mina. Här är mina exempelvärden och resultat:

LEC-by-source

Dessa parametrar är omsorgsfullt valda för att inte vara orättvisa, men det går att argumentera för andra, och de är definitivt platsberoende. Du som ändå ser rött och tycker jag är nedrigt elak mot ditt favorit-energislag eller att jag favoriserar ditt hat-energislag, lugna dig en stund och läs vidare, inklusive kommande inlägg i den här serien.

Vindkraftsförespråkare och kärnkraftsmotståndare kan givetvis tweaka parametrarna så att vindkraft blir något billigare än kärnkraft. Det är dock inte enstaka ören hit eller dit som bör avgöra ett val av energikälla, utan här är det centralt att förstå att vindkraft är en sekunda vara med lägre värde, sämre skalbarhet och större externa kostnader pga sin intermittens.

Jag tänker gå igenom alla parametrar framöver, motivera mina val och visa med grafer hur känslig modellen är för förändringar i parameterval. I det här inlägget avverkar jag ränta och livslängd:

Ränta

Konsekvensen av ränta är att ju avlägsnare inkomster och kostnader är i tiden, desto mindre räknas de. Orsaken är dels att man har alternativa investeringar som ger avkastning, dels att det finns en risk att investeringen på något sätt skjuts i sank pga haveri, disruptiv teknologi, statliga ingripanden eller dylikt. Ju högre risk, desto högre avkastning bör man alltså kräva.

Skillnader i ränta

Det finns de som argumenterar för att kärnkraft bör belastas med mycket högre ränta, eftersom kärnkraft har en stor risk för förseningar och fördyringar som i Olkiluoto 3, förtida nedläggningar, att man blir omsprungen av sol-och-vind, haverier mm. Det ligger en del i det, sett ur ett mycket snävt perspektiv. Samtidigt har i stort sett all signifikant finansiell risk sitt ursprung i rent politiska val. Val att i onödan byråkratisera kärnkraften så byggena blir dyra och försenade. Val att subventionera andra kraftslag så att kärnkraften blir ”omsprungen”. Val att helt enkelt lägga ner reaktorer, eventuellt genom att successivt höja godtyckliga och snedvridande skatter.

Självklart måste man ta hänsyn till sådana risker som privat byggare. Staten, däremot, om vi vill att rationell energiförsörjning ska byggas för maximalt välstånd och minimal footprint, bör dock göra sitt bästa för att lugna marknadsaktörer och ge garantier för att man själv, staten, inte kommer sabotera. Ett sätt att göra det på är att ge lånegarantier till byggprojekten. Ett annat att stifta lagar till skydd mot exempelvis godtyckliga skatter. Ett tredje är att staten helt enkelt bygger själv. En del ser sånt som en subvention, medan jag snarare ser det som en kompensation för eller garanti mot att staten beter sig illa.

Sedan så bör man betänka att staten tar bort risk från förnybart. Utan subventioner som står för mer än hälften av intäkten till vindkraften och solcellerna skulle givetvis dessa kraftslag vara mycket riskablare att bygga och volymerna vore mycket mindre. Risken att bli ”omsprungen” är större för förnybara intermittenta kraftslag, som konkurrerar ut sig själva i mycket större utsträckning än de konkurrerar ut annat (genom att ny produktion levererar mycket el under samma korta tidrymder som gammal produktion).

Min bedömning är att många vindkraftsoperatörer hade kursat om de inte fått en bailout i form av en ”höjning av ambitionsnivån” i elcertifikaten, och det just pga att mer vind har kommit in och pressat priserna på både el och elcertifikat. Vindkraftsbyggarna kan räkna kallt med att bailouts kommer på beställning och därmed behöver de inte prisa in lika mycket risk.

Motivering av värde

Av skäl nämnda ovan väljer jag att ansätta samma ränta för alla kraftslag. Jag har valt just 5% lite godtyckligt. Det är en lite väl låg ränta för ett privat företag, men jag tror att stater under överskådlig framtid kommer anse det värt en del att minska CO2-utsläpp och skapa billig, pålitlig energi till industrier mm. Det ger helt enkelt positiva externaliteter, och alldeles särskilt när det gäller att bygga en reaktorflotta som skapar förtroende för långvarigt och stabilt låga priser. Hursomhelst så slår andra räntesatser likartat på alla dessa energislag, som tar sina investeringar up-front, innan produktionen börjar. Sålänge vi har samma ränta för energislagen spelar nivån alltså mindre roll.

Slutförvaret är ”typ gratis”

En konsekvens av räntan är att slutförvar och demontering, ur en strikt ekonomisk synvinkel, är ”typ gratis”, även om många försöker göra en stor grej av det och se till att det smärtar ändå. Redan innan vi tar hänsyn till ränta ska kostnaden att riva utrustning vara mycket lägre än kostnaden att tillverka den med hårda kvalitetskrav. Kostnaden att gräva upp stora mängder malm, laka ur, anrika och tillverka bränsle ska vara mycket högre än att dumpa dessa små mängder metall i ett djupt hål. Annars har man gjort fel! Men DESSUTOM ska man alltså dividera den redan låga kostnaden med (1+r)^t, som lätt blir i storleksordningen 20-50.

Först kör man nämligen reaktorn i cirka 40-60 år och sen låter man radioaktiviteten klinga av i kanske 15-20 år innan man börjar demonteringen, medan avfallet får klinga av ännu längre innan det slutförvaras. Om vi ansätter 5% ränta så bör vi då dividera kostnaden med allraminst 1.05^60 = 19. Kostnaden är då så låg att den kan försummas, även om den vanliga avsättningen på något öre/kWh gjorts i posten för drift och underhåll.

Notera, apropå det, att demontering för förnybara energislag görs tidigare och därmed inte får lika stor fördel av räntan. Vindkraften har rejäla betongblock som måste bilas och transporteras bort för att återställa marken, exempelvis, och 1.05^20 = 2.7.

Det finns många typer av invändningar mot det här resonemanget, men vi kan ju beta av dem i kommentarsfälten?

Förseningar är dyra

Omvänt gör räntan att förseningar i färdigställande av en anläggning höjer LEC ganska mycket, eftersom man tar kostnader tidigt medan intäkterna, energin, produceras sent och alltså divideras med allt större faktorer. Återkommer till inverkan av byggtid i ett senare inlägg.

Livslängd

Ju högre ränta, desto mindre roll spelar livslängden. En riktigt lång livslängd förbättrar inte LEC särskilt mycket. KWh-kostnaden blir alltså ungefär samma om man sätter en reaktors livslängd till 40, 60 eller 80 år, särskilt om räntan är hög. Kurvan har samma utseende för alla energislagen:
levelized-discount

Kärnkraften får alltså inte mycket ekonomisk cred för sin långa livslängd, där exempelvis amerikanska kärnkraftsindustrin och tillsynsmyndigheten börjar förbereda licensförlängningar till 80 år, men det går att se det som ytterligare en positiv externalitet – inte minst för barn och barnbarn som kan få väldigt billig och miljövänlig el utan någon större arbetsinsats.

Som sagt, stay tuned för ytterligare inlägg i ämnet.

Häll ner kutsarna i berget!

Den svenska metoden för slutförvar av använt kärnbränsle, KBS-3-metoden, är troligen världens mest överforskade och översäkra industriella säkerhetssystem. Man har forskat på varenda detalj i ett extremt överdimensionerat system som ska lösa ett problem som knappt ens existerar!

SKB, Svensk Kärnbränslehantering, har under 30 år bränt 37 miljarder på att hantera vårt kärnavfall samt forska på KBS-3-metoden och har ytterligare 50 miljarder i kärnbränslefonden som reaktorägarna kontinuerligt betalar till. Man sysselsätter cirka 800 personer för att hantera ett avfall som ligger still och svalnar, väger bara drygt 5000 ton och har hög densitet (liten volym). På sista tiden har knappt 200 miljoner varje år gått till forskning. I styrelsen sitter förvisso mest kärnkrafts-höjdare men även Thomas Östros, avdankad sosse, och Anders Wijkman, känd blågrön antikärnkraftsaktivist.

Direktiven till slutförvaret enligt SSI FS 1998:1 är närmast komiskt överdrivna:

Skydd av människors hälsa ska påvisas genom uppfyllande av ett riskkriterium som anger att ”den årliga risken för skadeverkningar inte får överskrida 10e−6 för en representativ individ i gruppen som exponeras för störst risk”. Med ”skadeverkningar” avses cancer och ärftliga skador. Riskgränsen motsvarar, enligt SSI, en dosgräns på cirka 1,4·10e−5 Sv/år, det vill säga cirka en procent av den naturliga bakgrundsstrålningen i Sverige.

Översättning (uppdaterad efter kommentators påpekande): Metoden måste garantera att framtida skogstroll (läs: jägare-samlare som tar sitt vatten från borrad brunn och fisk, kött, bär, mjölk mm från lokal flora och fauna) i närheten utsätts för inga eller försumbara doser och därmed slipper att ”tvingas” flytta en kilometer åt något håll eller sluta vara en strikt locavore. Beräkningar i många led görs extremt konservativt. Kan vara värt att notera att den genomsnittliga medicinska stråldosen vi utsätts för är cirka 15% av bakgrundsstrålningen och att den lägsta stråldosen som kunnat länkas till cancerrisk är cirka 25 gånger bakgrundsstrålningen.

Slutförvarsmetoden har därför blivit som följer:

kbs3

Metoden bygger på multipla barriärer:

  1. Bränslepelletsen, de sk kutsarna, består av uranoxid som är ett keramiskt, icke vattenlösligt ämne som är kemiskt stabilt.
  2. Kutsarna har fått vara kvar i sina bränslestavar av zirkonium-legering.
  3. Bränslestavarna stoppas i insatser av segjärn som framförallt ger mekanisk motståndskraft.
  4. Insatserna placeras i kopparkapslar med minst 5 cm tjocklek och höga krav på kopparns renhet för att ge motståndskraft mot korrosion.
  5. Det lilla tomrum som finns i kapslarna fylls med en ädelgas (argon) för att skapa en extra stabil kemisk miljö.
  6. Kopparkapslarna omgärdas av bentonitlera som sväller i kontakt med vatten för att skapa en mekaniskt snäll miljö med förutsägbart övertryck med extremt låga flöden av vatten och syre..
  7. Bentonitleran placeras 500 meter ner i särskilt utvalt berg som är extra stabilt, sprickfritt, kemiskt snällt mm.

Nå, att man gör allt detta måste väl ändå vara ett bevis på hur otroligt farligt materialet är? Nej, knappast. Det är ett resultat av de extrema direktiven, vilka tillkommit delvis för att det inte är de egna pengarna som direktivmakarna slösar bort, delvis för att höja kostnaderna för kärnkraften och därmed försöka göra det ”olönsamt”. PR-mässigt är det mycket svårt att ägna sig åt kostnadskontroll i säkerhetsrelaterat kärnkraftsarbete, eftersom varje försök till mer rationella avvägningar lätt kan spinnas som totalt oansvarigt av gröna organisationer.

Att barriärerna är överdimensionerade inses lätt genom ett studium av jordens äldsta kärnreaktorer. De ligger i Gabon i Afrika, är två miljarder år gamla och drevs av naturliga processer i några hundratusen år. Genom analyser av uranets isotopsammansättning och förekomsten av fissionsprodukter har man en mycket god bild av hur reaktorerna körde i cykler när vatten trängde in i uranådern och modererade neutronflödet så att en kedjereaktion uppstod, ända tills det blev så varmt att vattnet försvann och reaktionen avtog och reaktorerna svalnade, varefter cykeln upprepades. Genom lämningarna kan man tillochmed räkna ut att varje sådan cykel var cirka tre timmar lång.

Nu till kicken: De lite mer långlivade ämnen som kan oroa i slutförvaret har inte rört sig mer än decimetrar från där de bildades. Fast det gått två miljarder år! Fast det inte fanns en enda av ovanstående sju särskilt designade barriärer! De som pratar med fruktan i rösten om de 100,000 år som krävs för att slutförvarets material ska bli lika lite radioaktivt som uranmalm skulle kunna betänka att naturen fixat en 20,000 gånger längre tidsrymd redan!

Givetvis har SKB själva analyserat vad som skulle hända om barriärerna fallerar. Se följande graf, tagen från en av SKBs rapporter (sidan 85):

barriers

Texten ”inget sönderfall i berget” är något missledande. Det borde stå ”ingen fördröjning i berget”, dvs om man hade lagt avfallet på några meters djup istället för 500 meter. Med ”buffert” menar man bentonitleran och med ”kapslar” menar man kombinationen av zirkoniumstavar, segjärnsinsatser och kopparhöljen. Förutsättningen är den mest pessimistiska hydrogeologiska bedömningen av slutförvarskandidaterna. Grafen bygger också på att respektive barriärer fallerat inte för EN kapsel utan för ALLA på en gång.

Den övre tunna röda linjen är alltså om man häller ut kutsarna i en några meter djup grop. Då kan något skogstroll i närheten och i en spridningsplym (en expanderande sträng i den riktning grundvattnet rör sig) behöva evakuera (materialet späds förstås längs med i plymen). Den tjocka röda linjen visar att om man häller kutsarna fritt i berget på 500 meters djup, så kan man, om man räknar mycket pessimistiskt, anta att någon får sin bakgrundsstrålning fördubblad om 200,000 år, vilket knappast kommer märkas medicinskt. Man ser nämligen inga effekter på befolkningar som lever i områden med många gånger högre bakgrundsstrålning. Och om man betänker de naturliga reaktorerna, så är det troligaste förstås att ingen radioaktivitet alls kommer upp.

För att sammanfatta, om man lägger kutsarna fritt i berget på 500 meters djup kommer inget hända. Man skulle med fördel kunna använda någon befintlig djup gruva till detta, men okej, ibland vill man återvända till gruvor och återuppta driften när sämre malmhalter och bättre teknik gör fortsatt drift lönsam, så det kanske är bättre att köra i garanterat värdelöst urberg. Och visst, man kan vilja lägga på lite lera så vi garanterar den tjocka gula linjen, men att slösa koppar på detta är mycket tveksamt.

Apropå koppar: Sedan mycket länge gör några KTH-forskare sitt bästa för att ifrågasätta SKBs skattningar av hur koppar korroderar i vatten. (Dessa forskare råkar som av en händelse ha patent på en alternativ kapsel.) Deras ansträngningar får då och då mycket exponering i media och ger förstås upphov till stora kostnader när SKB ska vederlägga och tillbakavisa deras sannolikt feldesignade experiment. I naturen vet vi att mycket tunnare koppar än så klarar sig i miljoner år i liknande miljöer. Men förutom att sagda forskare alltså med all sannolikhet har fel, så gör det inget om de har rätt. Kopparkapslarna behövs egentligen inte.

Hur många liv kan vi rädda om de miljarder som läggs på sånt här överdrivet trams istället läggs på exempelvis trafiksäkerhetsarbete, mer vårdresurser eller liknande? Och om rädslan för att slutförvaret ska bestråla ett skogstroll om tiotusentals år hindrar oss från att expandera kärnkraft, som vi vet redan räddar 80,000 liv per år och minskar risken för klimatkatastrof? Ja, då har vi fullständigt gett upp alla ambitioner på rationellt agerande!

Helgläsning v23

1. Lagar mot homosexualitet:

2. Washington Post rapporterar att det dör fler i kvinno-namnade stormar, eftersom folk inte tar dem på lika stort allvar. (Och Fi kan göra så mycket skada eftersom folk inte tar Gudruns kommunism riktigt på allvar.) Men när det gäller stormar är det förstås för dumt för att vara sant.

3. En forskare fiskar måhända efter ig-nobel-priset genom att göra en ekonomisk analys på toalettlocks-etikett.

4. Tysklands artificiella elmarknad blir ännu mer artificiell när man letar sätt att få elbolagen att hålla igång olönsamma fossilkraftverk som backup, istället för att helt enkelt låta kraftverken läggas ner tills höga spotpriser betalar för kvarvarande kraftverks låga utnyttjandegrad.

5. Inte bara kärnbränsle måste slutförvaras. Även kvicksilver och kadmium, som dessutom tråkigt nog inte har några halveringstider alls (för de isotoper som är naturligt förekommande givetvis) utan är farligt för evigt. Här yttrar sig SGU kritiskt över Bolidens planer på geologiskt slutförvar för kvicksilver i Rönnskär.

6. Urgammal grej: Penn & Teller får hundratals hippies att skriva på ett krav om förbud mot divätemonoxid (H2O).