Kapittel 19: Kjernekraft i Norge?

Norge har en 70 år lang historie med kjernekraft. Vi var det sjette landet i verden som bygde en reaktor. Selv om det i nyere tid er blitt mer aktuelt å bygge kommersiell kjernekraft i Norge, har forskningsaktivitetene samtidig blitt redusert.

Holdningene til kjernekraft i den norske befolkningen har endret seg de senere årene. Opinions seneste måling viser at 51% er enig, og 37% uenig i at Norge bør bygge ut kjernekraft. Den økende støtten antas å relateres til stabil kraftproduksjon og minimale arealinngrep sammenlignet med alternativene. En undersøkelse fra tettsteder med kjernekraft i nærheten viser at befolkningen blir mer positive til nye utbygginger etter mer erfaring med energikilden. Den positive holdningen viser seg også i politikken – ved at alle partier, foruten SV, har åpnet for mer kunnskap om kjernekraft, mens KrF og FrP sier at Norge bør bygge kjernekraft.

Norge har forpliktet seg til å kutte 90% til 95% utslipp innen 2050, og 55% innen 2030. Delmålet i 2030 er grunnen til at mange mener at kjernekraft tar for lang tid å bygge, og at vi dermed ikke har tid til å satse på det. Det finnes imidlertid argumenter for likevel å vurdere kjernekraft som en del av energimiksen i 2050. Det gjelder blant annet behovet for regulerbar kraft, kjernekraftens historisk raske oppbygging av lavkarbon energi i land som Frankrike og Sverige, usikkerheter knyttet til lønnsomheten til flytende havvind samt utfordringer med lokal støtte til landbasert vind og nasjonal støtte til utenlandskabler.

Figur 19.1 gir en oversikt over de teknologiske brikkene i et klassisk kjernekraftverk samt kjernekraftens roller i kraftsystemet og i energisystemet for øvrig. Det viktigste elementet er fisjons- reaktoren som splitter atomer og frigjør store mengder energi som kan drive en dampturbin koblet på en synkron turbogenerator som lager strøm. Utover å produsere strøm gir kjernekraften merverdier i form av systemtjenester til kraftnettet. Samtidig kan den levere varme til ikke-elektriske applikasjoner, for eksempel fjernvarme, ferskvannsproduksjon og tungindustri. Videre kan kraft og varme kombineres i hydrogenproduksjon eller i videre produksjon av syntetiske drivstoff. Slik sett har kjernekraft flere fordeler som ofte blir oversett i økonomiske analyser.

Ulike typer reaktorer

Dagens konvensjonelle kjernekraft benytter primært lettvannsreaktorer (LWR-er). Disse reaktorene anvender anriket uran som brensel. Det er to hovedtyper: trykkvannsreaktorer (PWR-er) og kokvannsreaktorer (BWR-er). I trykkvannsreaktorer opererer reaktoren på 150 til 160 bar for å holde vannet i væskeform. Vannet varmes opp i reaktoren før det flyter inn i en varmeveksler som omdanner vann i en sekundærkrets til damp. Sekundærkretsen inkluderer en dampturbin som lager strøm. I kokvannsreaktorer blir damp generert direkte fra reaktorkjernen, som så driver en dampturbin.

Det nye paradigmet innenfor kjernekraften er overgangen til såkalte små modulære reaktorer (SMR- er), som er kun en brøkdel av størrelsen til konvensjonelle kjernekraftverk. Det gjør kraftproduksjon med SMR-er egnet for desentralisering. Kraftverkene kan lettere spres geografisk, noe som tilrettelegger for kortreist kraft og varme for sluttbrukerne. Desentralisert kjernekraft fører til bedre distribuering av kjernekraftens systemtjenester til kraftnettet. Kortreist kraft gir også muligheten for å utnytte eksisterende strømnett bedre enn i dag, samtidig som det legger mindre press på nettutbygginger.

Figur 19.1 Grafisk abstrakt over kjernekraftens rolle i både strømnettet og energisystemet. (a) Trykkvannsreaktor med termisk uttak for kombinert kraft og varme. (b) Systemtjenester som synkron kjernekraft gir til kraftsystemet. (c) Kjernekraftens rolle i energisystemet som helhet.

Moderne kjernekraft er i dag regnet som like bærekraftig som vind- og solkraft, ifølge EUs vitenskapspanel. Det internasjonale energibyrået (IEA) anslår at kjernekraften bør flerdobles på verdensbasis for at netto nullutslipp i 2050 skal være mulig. Samtidig anslår IEA i sitt Stated Policies Scenario (STEPS) – som betyr faktisk planlagt utbygging – at kun 12% av verdens primær- energiforsyning vil være dekket av sol- og vindkraft innen 2050. Tallene regnes ut med erstatnings- metoden, som favoriserer elektrifisering gjennom sol- og vindkraft.

Tar kjernekraft hensyn til neste generasjon?

Ulykker og radioaktivt avfall blir ofte fremhevet i argumentasjonen mot kjernekraft. Men dersom en tallfester dødeligheten av kjernekraft per TWh, er dødsraten for dagens kjernekraft like lav som for sol- og vindkraft (figur 19.2). Klimagassutslipp per TWh er tilsvarende lave.

Med neste generasjons kjernekraftverk på trappene, som i likhet med generasjon 3+ er passivt sikre, kan kjernekraften befeste sin posisjon som en sikker og utslippsfri energikilde. Ifølge EUs vitenskapspanel er moderne kjernekraft den tryggeste tilgjengelige energikilden. Den har den laveste ressurs- og arealbruken og de laveste CO2-utslippene. Når det gjelder utfordringen med radioaktivt avfall, konkluderer vitenskapspanelet med at det er mulig å håndtere det på en trygg måte. Kjernekraft er like bærekraftig som alternativene, noe som er grunnlaget for dens kvalifikasjon i EUs grønne taksonomi. Ifølge FNs økonomiske kommisjon for Europa (UNECE) har kjernekraft den laveste negative påvirkningen på økosystemer (klima, natur og miljø), ressursbruk (mineraler og metaller) og menneskers helse (inklusiv kreft).

Figur 19.2 Our World in Data sin oversikt over de tryggeste og reneste energikildene i verden målt i dødsrater og CO2-utslipp.

En ny studie fra NTNU har undersøkt arealbruken for samtlige energiløsninger på verdensbasis. Oppsummert viser figur 19.3 det gjennomsnittlige arealbehovet for ulike løsninger. Forskningen viser at dersom en skal følge IEAs nullutslippsscenario, vil naturinngrepene i verden øke seks ganger frem imot 2050. Det er med andre ord umulig å løse klimakrisen uten å gå for et alvorlig kompromiss med naturkrisen.

Figur 19.3 Arealbehov for å produsere 1 terawattime med strøm årlig ved hjelp av ulike energikilder.

Historisk sett har alle energiomstillinger vært kjennetegnet av at vi har gått over til kilder som er mer energitette, og hvor stadig mer energi produseres med mindre arealbruk. En gang i tiden var skogen vår eneste energikilde – den måtte ofres for mat og varme. Vi gikk fra ved til kull, og videre til olje og gass. Den industrielle revolusjon var i sin tid en vei ut av naturkrise og avskoging. I dag ser det ut som om vi er på vei tilbake til de samme utfordringene hva gjelder nedbygging av natur.

For å best mulig løse opp i «trilemmaet» mellom klima, energi og miljø kan det argumenteres for at svaret ligger i de energitette løsningene. Dersom en vurderer alle energikilder, er kjernekraft den klare vinneren, som vist i figur 19.3. På et areal mindre enn Buskerud fylke kunne kjernekraft forsynt verden med utslippsfri energi etter den fossile tidsalderen. Tilsvarende kunne halve arealet til Drammen vært nok for å dekke Norges behov i 2050. Når vi sammenligner tallene, viser det seg at kjernekraft har en arealbruk som er 99.7% mindre enn landbasert vindkraft – med andre ord 1/350 av naturbruken.

Kjernekraften har riktignok hatt popularitetsproblemer. I dag står kjernekraft utenfor definisjonen fornybar fordi brenselet teoretisk sett kan gå tomt. En innvending mot det er at uran – kjernekraftens brensel – i fremtiden kan hentes fra havet, hvor grunnstoffet er naturlig etterfyllbart. I tillegg kan noen av de nye reaktorkonseptene gjenbruke radioaktivt avfall fra konvensjonelle reaktorer som har mer enn 90% uutnyttet energi. Da vil kjernekraft kvalifisere som en fornybar energikilde, ettersom jorden har nok uran til å dekke hele planetens energibehov for sin forventede levetid. Uansett kan kjernekraft klassifiseres som en fossilfri energikilde.

Areal er dessuten en faktor som i økende grad preger energikildenes popularitet. Dette viser seg gjennom det kjente akronymet NIMBY, som står for «Not In My BackYard». Dette blir ofte brukt i sammenheng med utbygginger som berører mennesker, dyr og natur. Nyere studier viser imidlertid at kjernekraften er en ønsket nabo for mange, siden den tilbyr lokalsamfunnene sikre og stabile arbeidsplasser som krever et bredt spekter av kompetanse. Vi snakker altså om en motsatt NIMBY- effekt. Eller YIMBY, «Yes, In My BackYard».

Er ikke kjernekraft for dyrt og tar for lang tid å bygge?

Vanlige innvendinger mot kjernekraft er tids- og kostnadsoverskridelser. Figur 19.4 gir derimot et mer nyansert bilde av denne påstanden. Enkeltstående prototype-reaktorer som er de første av sitt slag – såkalt «first of a kind» (FOAK) – er blitt svært dyre i land som Finland, Frankrike, Storbritannia og USA. Likevel viser figur 19.4(a) at kostnadsbildet er helt annerledes i andre deler av verden. En viktig årsak er at det bygges flere enheter samtidig. Forsyningskjedene utnyttes bedre med standardløsninger som gjenbrukes på hvert kraftverk. Den ekstrapolerte kostnadsutviklingen til Barakah 1 til 4 vises i figur 19.4(b).

Hvorfor det går bedre med kjernekraften i andre deler av verden? Figur 19.5 viser at det er en sterk korrelasjon mellom ferdigstilling av design før byggestart og de totale kostnadene for prosjektet, noe som viser seg å være en forutsetning for kostnadseffektiv kjernekraft. En annen årsak til overskridelser for vestlige kraftverk er en dyr og inngripende regulatorisk myndighet som har kommet med nye reguleringer etter byggestart. Tabell 19.1 viser at et utvalg serieproduserte SMR-er estimert til å ha samme kostnadsnivå som standardløsningene med 100% ferdigstilling av design i figur 19.5.

Figur 19.4 Kostnader for kjernekraftverk justert med dollarkurs 11,00 NOK/$. (a) Ulike steder i verden. (b) Ekstrapolert kostnadsutvikling for fire kjernekraftverk bygd i UAE.

Figur 19.5 Evidens for korrelasjon mellom totale kapitalkostnader for ulike kjernekraftverk og estimert prosentvis ferdigstilling av detaljert design før byggestart basert på anonymiserte data fra «The ETI Nuclear Cost Drivers Project». Kostnadene til NVE er justert med dollarkursene 8,50 NOK/$ i 2015 og 11,00 NOK/$ i 2023.

Tabell 19.1 Et utvalg av tre SMR-er som skal serieproduseres på 2030-tallet. Kostnader er justert med dollarkurs 11,00 NOK/$. [11] [12] [13]

I tillegg til påstandene om høye kostnader er en annen innvending at kjernekraft tar lang tid å bygge. Gjennomsnittlig byggetid ligger i dag på rundt seks til åtte år. Figur 19.6 viser at kjernekraften er verdens raskeste kilde til avkarbonisering i senere tid. Dette skjedde svært tydelig i både Frankrike og Sverige på begynnelsen av 80-tallet, hvor mange reaktorer ble bygd samtidig. Dette har historisk redusert både byggetid per enhet og totale byggekostnader per ny energimengde.

Figur 19.6 Andel lavkarbon energi for Norge, Sverige, Frankrike og Tyskland fra 1965 til 2021. Lavkarbon inkluderer kjernekraft, vannkraft, solkraft, vindkraft, bølgekraft, tidevannskraft, biomasse og geotermisk.

Teknologinøytralt vs. 100% fornybart scenario

DNV presenterer i Energy Transition Norway-rapporten sitt syn på hvordan Norges energifremtid mest sannsynlig vil se ut basert på et 100% fornybart scenario. Hovedtrekkene i den skisserte energiomstillingen frem mot 2050 er presentert i tabell 19.2.

Før det presenteres modeller av scenarioer bør vi huske at alle prognosemodeller er feil, men noen er nyttige. DNV ekskluderer kjernekraft og baserer seg på at flytende havvind skal dekke 65% av bidraget til ny kraftproduksjon innen 2050. De samme modellene fanger opp at det blir lengre perioder med lave priser eller nullpriser frem mot 2050, som uheldigvis inntreffer når det er mest vindkraft tilgjengelig i Nordsjøen. Det fører til at verdien av strømproduksjonen fra havvinden reduseres på sikt. DNV anbefaler derfor å bruke nesten 100 TWh per år av den nye kraftproduksjonen til hydrogenproduksjon i stedet for direkte elektrifisering. Det tilsvarer cirka 75% av ny kraftproduksjon fra flytende havvind.

Tabell 19.2 – Årlig nettilkoblet kraftproduksjon per energikilde i DNVs energiomstillings-scenario.

En annen utfordring med DNVs omstillingsscenario er dens manglende effektbalanse. NVE viser at vi i verste fall vil ha store utfordringer med å ha nok tilgjengelig effekt allerede i 2030. Disse tallene er presentert i tabell 19.3. DNV foreslår kun marginale utvidelser av regulerbar effekt i sin prognose, og belager seg på økt nettkapasitet til nabolandene.

Tabell 19.3 Time med laveste tilgjengelige effekt og topplasttime i 2021 sammenlignet anslått utvikling frem mot 2030.

DNVs scenario er ikke teknologinøytralt, men 100% fornybart. Et eksempel på en mer teknologi- agnostisk tilnærming finner vi i det svenske scenarioet for 2050, presentert i tabell 19.4, utarbeidet i en rapport av Svenskt Näringsliv. Her gir den teknologinøytrale energimiksen betydelig lavere systemkostnader, mindre behov for ekstra systemtjenester og lavere strømpriser. Karbonintensiteten er også lavere, og vannkraftens driftsmønster blir mindre volatilt. Det gjenstår å gjøre samme analyse for Norge.

Det er noen vesentlige forskjeller mellom Sverige, som har et større kraftnett med motorveier, og Norge med mer vannkraft. Det er like fullt mulig å betrakte hva som vil skje om vi overfører det svenske teknologinøytrale scenarioet inn i norsk kontekst. Tar vi høyde for samme andel regulerbar kraft, vil vi redusere kjernekraftbehovet i den norske energimiksen sammenlignet med den svenske. Svensk vannkraft har 16.3 GW installert kapasitet, som er om lag halvparten av den norske på 33.8 GW. Begge vannkraftflåter inkluderer mindre bidrag fra elvekraftverk.

Tabell 19.4 Teknologinøytralt og 100% fornybart 290-TWh scenario for Sverige i 2050.

For å forenkle analysen slår vi sammen landbasert vindkraft og havvind, selv om det er liten tvil om at kostnadsbildet er bedre for den landbaserte. Vi ekskluderer også solkraft, som i den svenske studien. Selv om solkraft har lav kapasitetsfaktor på rundt 10% i begge land, reduseres subsidiebehovet for solkraft på bygg som følge av lokal utbygging. Potensialet for større mengder solkraft er likevel avhengig av komplementerende energilagringsløsninger for å begrense lave og negative strømpriser som reduserer inntektspotensialet og dermed bremser utbygging. Å utelate solkraft er derfor en mulig feilkilde i vårt skisserte scenario. For å være i tråd med andel uregulerbar kraft i det svenske scenarioet, blir forutsetningen at vindkraft bidrar med opptil 28 % i Norge innen 2050, som er samme andel som i det svenske scenarioet.

Selv om landbasert vindkraft kan betraktes som en billig energiløsning i en robust energimiks, kan det bli utfordrende å gjennomføre rent praktisk. Det er ikke utenkelig at noe mer av energimiksen kan overtas av kjernekraft. Alternativt kan bunnfast havvind spille en rolle, men dette kommer an på hvordan kostnadsbildet utvikler seg.

Tabell 19.5 viser det ekstrapolerte norske teknologinøytrale scenarioet fra den svenske analysen og sammenligner det med DNVs prognose. Videre viser figur 19.7 hvordan produksjonsmiksen vil forandre seg frem mot 2050 for begge scenarioer. Forutsetningen er at kjernekraft kommer inn i energimiksen i Norge fra 2035 og deretter vil være den energikilden som vokser mest frem mot 2050. Hvorvidt en mer teknologinøytral energimiks vil ha like store økonomiske fordeler i Norge som i Sverige, vil være opp til videre studier å kvantifisere. Dette er en av hypotesene som skal utforskes i NERES-prosjektet ved NTNU.

Tabell 19.5 Ekstrapolering av den svenske analysen for teknologinøytralt norsk 365-TWh scenario i 2050 og sammenligning med 100% fornybart scenario fra DNV.

Figur 19.7 Andel kraftproduksjon fra ulike energikilder frem mot 2050. Sammenligning mellom DNVs 100% fornybare scenario og det ekstrapolerte teknologinøytrale scenarioet fra den svenske analysen.

Figur 19.8 viser at det teknologinøytrale scenarioet vil få betydelig mer tilgjengelig regulerbar effekt frem mot 2050, noe som er fordelaktig for forsyningssikkerheten. Samtidig kan mer av kraft- produksjonen flyttes til der forbruket er størst, noe om igjen vil føre til mindre behov for nettutbygging og påfølgende naturinngrep.

Figur 19.8 Sammenligning av utviklingen for regulerbar effekt og installert effekt i det ekstrapolerte teknologinøytrale scenarioet og sammenlignet med det 100% fornybare scenarioet fra DNV. Antatt 90% kapasitetsfaktor for kjernekraft.

Til ettertanke

I flere tiår har politikere søkt etter svaret på spørsmålet om hva Norge skal leve av når olje- og gassnæringen en gang tar slutt. En næring som i dag sysselsetter rundt 150.000 mennesker og bidrar til enorme inntekter til statskassen.

En analyse fra Menon Economics viser at dersom havvind blir en suksess, kan det sysselsette så mange som 52.000 personer. Likevel gjenstår det fortsatt arbeidsplasser for 2/3 av oljearbeiderne som skal inn i en bærekraftig bransje.

Gitt de enorme utfordringene Norge står overfor, taler det for å slippe alle gode krefter til. Å unnlate å utnytte kjernekraftens potensial kan være en risikabel strategi. Likevel synes noen norske politikere å være villige til å ta denne risikoen i klima-, energi- og naturkampen.

Mye av dagens motstand mot kjernekraft har sin bakgrunn i frykt for kjernekraftulykker og faren for radioaktiv stråling. Dette er ikke noe som skal bagatelliseres. Men som for alle energiløsninger må vi vurdere risiko, fordeler og alternativer for å ta gode beslutninger. Kjernekraft er på ingen måte en perfekt løsning, men fordelene kan overgå ulemper og risiko, og også negative konsekvenser med alternativene.

Vi har over 70 års erfaring med kjernekraftteknologien, og en rekke rapporter påpeker at den ikke er mer skadelig enn alternativene. Studier har vist at de som er mest skeptiske til kjernekraft, ofte er de som har minst kunnskap om temaet.

Vi håper derfor at denne teksten kan bidra til å øke forståelsen for og kunnskapen om kjernekraft, samt skissere en mulig norsk energifremtid som inkluderer kjernekraft.

Her kan du høre forfatter Jonas Nøland i samtale på 75 min med Arne Krokan der han utdyper mange av momentene i teksten over, og også diskuterer behov for å holde fanen der det står akademisk ytringsfrihet høyt hevet.