Защо западните страни толкова трудно изграждат нови атомни електроцентрали? В края на краищата нуждата е голяма: Ядрената енергия може да бъде ключов източник на нисковъглеродна базова енергия, която да подпомогне енергийния преход и да увеличи енергийната независимост. В резултат на това през последните години обществената подкрепа за ядрената енергия се увеличи. Междувременно Китай успя да завърши и пусне в експлоатация повече от 34 гигавата (GW) нови ядрени мощности през последните десет години, като непрекъснато подобрява сроковете и бюджета си.

В Европа и САЩ обаче все още няма реактор от трето поколение, който да е пуснат в експлоатация навреме и в рамките на бюджета. Причините за това са различни. Някои от тях са типични за проблемите, с които се сблъскват много организации при завършването на големи капиталови проекти , като например лошото управление на проекта и липсата на сътрудничество между заинтересованите страни. Други са специфични за ядрените централи, включително сложните и незрели проекти и липсата на стабилни вериги за доставки, които да подпомагат тази някога процъфтяваща индустрия. Ето и анализът на проблемите, изготвен от Boston Consulting Group.

Ако ядрената енергетика трябва да подкрепи амбициите на западните страни за енергиен преход, собствениците на проекти ще трябва драстично да подобрят възможностите си във всички тези области. В тази статия разглеждаме факторите, които спъват усилията за ефективно изграждане на нови големи ядрени централи. Ето и няколко подробно разгледани от авторите предложения за преодоляване на предизвикателствата.

Прекъсване на проектите и форсмажор

Неотдавнашните усилия за изграждане и пускане в експлоатация на ядрени електроцентрали в страни като Китай, Южна Корея и ОАЕ бяха осъществени много по-бързо и ефикасно от тези в САЩ и Европа. (Вж. Справка 1.) Първите реактори Hualong например бяха построени в Китай само за шест-седем години, а четирите реактора APR-1400, проектирани от Корея, в ОАЕ бяха построени за по-малко от десет години. Всъщност първият реактор на ОАЕ, АЕЦ Барака-1, започна търговска експлоатация само 12 години след публично обявените планове на страната да проучи използването на ядрената енергия за мирни цели.

Справка 1

За разлика от това, при последните опити в САЩ и Европа се наблюдаваха големи закъснения и преразходи. Изграждането на първия реактор EPR във Фламанвил във Франция започна през 2007 г., като плановете са той да бъде пуснат в експлоатация през 2012 г. на стойност 3 млрд. евро. Според прогнозата на френската компания за комунални услуги EDF за 2023 г. реакторът е бил свързан към мрежата през декември 2024 г. на обща стойност 13 млрд. евро. Макар че първоначалните оценки вероятно са били амбициозни, ако не и невъзможни за постигане за проект „първи по рода си“ (first-of-a-kind (FOAK), крайната цена вероятно е много по-голяма, отколкото е трябвало да бъде.

В САЩ строителството на третия и четвъртия реактор в електроцентралата Вогъл в Джорджия започна през 2009 г., а стойността им се оценява на 14 млрд. долара. До 2021 г. прогнозните разходи нарастват до над 28,5 млрд. долара. След като двата реактора бяха пуснати в експлоатация през 2024 г., разходите възлязоха на 36 млрд. долара.
Причините за тези превишения на сроковете и бюджета са различни за отделните проекти, но могат да бъдат групирани в три основни вида: структурни фактори, недостатъчно изпълнение и външни фактори. (Вж. Справка 2.)

- Структурни фактори. Те включват въздействието, което проектът ще окаже върху строителните обеми и количества (например обема на бетона или броя на вентилите), както и сложността и рисковете, които трябва да бъдат преодолени по време на строителството. Въпроси, които са извън контрола на собствениците на проекти, като например местните трудови закони и регулаторни ограничения, също могат да повлияят на начина на изпълнение на проектите=

Недостатъчно изпълнение. По-голямата част от пречките в строителството са свързани с проблеми, свързани с изпълнението, като например некачествено строителство или части и ниска производителност. Причините за тези проблеми могат да бъдат различни, включително проблеми в спецификациите, производството и строителството, като всички те могат да бъдат изострени от незрял проект и неопитни доставчици.

- Външни фактори. Те обхващат допълнителни забавяния, които не са пряко свързани с изпълнението на проекта, като например съдебни дела, свързани с проекта, и прекъсвания като пандемията COVID-19.

Справка 2

Има четири ключови фактора, които, ако се управляват правилно, могат значително да увеличат скоростта и да намалят разходите за завършване на новите централи и за пускане на пазара на ценната енергия, която те произвеждат. Те включват насърчаване на простотата и зрелостта на проектите, поддържане на стабилността на веригата за доставки, насърчаване на моделите за сътрудничество между заинтересованите страни и осигуряване на силно и ефективно управление на проектите.

Опростен дизайн и зрялост на проектите

При ядрените съоръжения колкото по-прост и ефективен е проектът, толкова по-добре. По-сложните проекти затрудняват управлението на ядреното начинание и постигането на амбициозните цели по отношение на разходите и графика.

Някои особености на проекта, например, могат да доведат до големи разлики в свързаните с него количествено-стойностни сметки на ядрените проекти. Обемът на бетона и броят на кабелите, тръбите и клапаните за един мегават-електрически ток (MWe) в количествената сметка за два основни проекта от поколение III се различават два пъти, което неизбежно се отразява на времето за строителство и бюджета.

Едно от решенията е да се възприеме подходът „проектиране за производство“ (design-for-manufacturing) към процеса на изграждане на реактори, който е дал убедителни резултати в други отрасли, като космическата и отбранителната промишленост. Този подход има за цел да оптимизира целия процес на проектиране и изграждане, включително стандартизиране на компонентите и необходимите материали и намаляване на броя на необходимите етапи на изграждане, като се насърчава модулността.

Ефективното разработване на проекти може да бъде подпомогнато и с прилагането на гъвкави методи за разработване, съобразени с проектирането на сложни системи. Успехът ще зависи от пет императива:

- Оптимизиране на първоначалната архитектура. Трябва да се отдели необходимото време в началото на процеса, за да се съсредоточат експертите върху архитектурата на всеки продукт и система, дори ако това означава отлагане на началото на подробното проектиране. Оптимизираната архитектура се ръководи от модулността, като ограничава взаимозависимостите между компонентите си и по този начин увеличава възможността за по-ефективно разработване на всеки един от тях. Запомнете съветът на BCG: 80% от успеха на всеки проект зависи от това колко добре е структуриран от самото начало.

- Съсредоточаванее върху стойността. Обръщайте голямо внимание на това, което клиентите действително питат, като същевременно избягвате дълбокото навлизане от самото начало в стотици технически изисквания. Това изисква 100% от „исканията на клиента“ да бъдат уловени от самото начало, което обикновено води до около 40 атрибута за стойност на високо ниво. След това тези атрибути трябва да бъдат приоритизирани. Това ще помогне на екипите да решат предварително откъде да започнат да навлизат в детайлите и да избегнат работа на твърде детайлно ниво, когато пълните спецификации все още не са ясни.

- Опростете процеса. Напредвайте поетапно в процеса на разработване и тестване на проекта, като отделяте проектирането на подсистемите, за да опростите по-големия процес. Провеждайте демонстрации на клиента за постигнатите резултати, обикновено на тримесечие. Това помага да се върви стъпка по стъпка към икономически най-изгодния проект, като същевременно се фокусира безмилостно върху максимизирането на стойността: Това, което е най-важно за клиентите, е на първо място.
- Овластяване на отделните екипи. Дайте на всеки екип за проектиране на подсистема на най-ниските нива на организацията необходимата автономия за вземане на важни решения и компромиси при проектирането, като същевременно осигурите последователност в целия проект. Поддържането на последователност изисква значителни усилия. Първо, предварително изяснете критериите за приемане на всяка предстояща стъпка от работата, които ще определят как точно да се измери дали работата е свършена. Второ, осигурете пълна интеграция на системата в края на всеки етап от работата, обикновено чрез включване на системно инженерство, базирано на модели, и протоколи за динамично планиране.

- Проследяване и ангажиране. Наблюдавайте напредъка чрез редовни допирни точки и текущо тестване на всеки елемент от системата. Това трябва да включва включването на изпълнителите и строителните професии още в ранните етапи на проектиране и планиране, за да се гарантира простота, конструктивна приложимост и възможност за поддръжка, като същевременно се повиши способността за интегриране на ефективността от техния опит с предишни проекти.

Гъвкавата разработка може да окаже осезаемо въздействие върху скоростта и разходите за сложни проекти. Наблюдава се 30-50 % намаление на времето, необходимо за създаване на цялостни проекти, и 15-25 % намаление на общите разходи за разработка. Техническите проблеми могат да бъдат открити месеци или дори години по-рано, отколкото при традиционните процеси на проектиране. Засиленото взаимодействие с клиентите, както вътрешни, така и външни, помага за по-бързото намиране на решения и преодоляване на проблемите, а екипите за проектиране са много по-ангажирани в процеса.

Тези гъвкави методологии за разработване, макар и мощни, изискват съществена промяна в начините на работа с органите за ядрена безопасност. Утвърждаването на промени в проекта чрез традиционните цикли на водопада - от пълна спецификация до пълна разработка и пълна интеграция - не е съвместимо с гъвкавото разработване. Вместо това органите по безопасността следва да бъдат насърчавани да осъществяват по-чести взаимодействия, на тримесечие или дори на месец, за да валидират последния етап от работата и да потвърдят критериите за приемане на следващия етап.

От решаващо значение е също така да се гарантира, че проектът е достатъчно зрял, преди да започне строителството. Продължаването на работата, докато съществува значителна несигурност по отношение на проекта, е рецепта за закъснения и превишаване на разходите. (Вижте Справка 3.) Въпрос на време е напредъкът в строителството да изпревари проекта. Това може да доведе до това, че строителните и производствените екипи ще трябва да преработват вече направеното заради промени в проекта, което води до допълнителни разходи за материали, и да принуди други екипи да спрат дейностите си, създавайки излишни разходи за пропуснати възможности и разходи за преработка.

Справка 3

Зрелостта на проектирането може да варира значително при различните проекти. Докато някои проекти изливат първия бетон с около 80% готов подробен проект, други започват с по-малко от 40%. Няма да е изненада, че проектите с най-висока степен на зрялост в процеса на проектиране често показват много по-добри резултати по отношение на времето и бюджета. За да се гарантира готовността, е от решаващо значение да се наложат етапни врати, които да гарантират, че строителството няма да продължи, докато съществува несигурност при проектирането. Освен това трябва редовно да се измерва надеждността на проекта и да се въведе добре разработен процес за управление на промените, за да се осигури гъвкавостта, необходима за справяне с промените в проекта, които неизбежно ще настъпят.

Устойчивост на веригата за доставки

Сред причините за закъсненията и превишаването на разходите по няколко проекта е липсата на опит на многобройните доставчици, необходими за изграждането на голяма атомна електроцентрала. Проектът „Фламанвил-3“ във Франция е започнат през 2007 г., осем години след като последният голям проект в страната, „Сиво 2“, е завършен през 1999 г. В САЩ между завършването на Уотс Бар-1 през 1996 г. и началото на строителството на Вогтъл през 2009 г. изминаха 13 години. Значителният промеждутък между тези проекти доведе до загуба на капацитет и ограничен избор на доставчици в ядрената индустрия и в двете страни.

Опитът на веригата на доставчиците, подпомагащи изграждането на нови ядрени мощности, може да окаже съществено влияние върху цялостното изпълнение на проекта. Зрелостта на веригата за доставки е от значение, тъй като управлението на проекта и надзорът на строителните дейности не са отговорност само на собственика на проекта, но и на доставчиците, като се започне от главния изпълнител и доставчиците от първо ниво. Начинът, по който се разпределя тази отговорност, обаче, зависи от стабилността на веригата за доставки. Зрелите доставчици трябва да могат да координират вътрешните си дейности, да извършват надзор на качеството и да управляват своите подизпълнители, като собственикът на проекта подпомага само управлението на интерфейсите на различните доставчици.

Като се има предвид настоящото състояние на веригите за доставки на Запад, те ще трябва да бъдат подхранвани по време на всеки нов проект, за да се подпомогне тяхното развитие, а процесът, използван за ефективното интегриране на всеки доставчик в цялостния проект, ще зависи от зрелостта на отделните доставчици и на цялата екосистема на доставчиците. Собствениците на проекти трябва да са готови да играят по-ангажирана роля в управлението на дейностите на своите доставчици. Това включва активно управление на проекта и надзор на качеството, включително при доставчиците от второ и по-ниско ниво, както и подпомагане на растежа и зрелостта на доставчиците, така че те постепенно да могат да поемат тези дейности.

В дългосрочен план веригите за доставки могат да бъдат подхранвани и поддържани и чрез мобилизиране на публичните органи и частните участници, за да се осигури видимост на бъдещите нужди от инвестиции в ядрената енергетика. Публичните органи могат да играят ключова роля за придобиване на представа за цялата индустрия, като изяснят общите си цели за енергийния микс и енергийната си пътна карта и, по-конкретно, като се включат в планирането на действителни проекти. Благоприятната регулаторна среда, която насърчава цялостния пазар на ядрена енергия, може също така да спомогне за насърчаване на инвестициите във възможностите и работната сила на веригата за ядрени доставки.

Модели на сътрудничество със заинтересованите страни

Успешното завършване на едно ядрено съоръжение изисква колективен ангажимент от всички заинтересовани страни, включително собственика и най-стратегическите доставчици. Моделът на сътрудничество, отразяващ специфичния опит на доставчиците, трябва да бъде разработен така, че да се споделят рисковете и ползите от проекта, така че всички заинтересовани страни - включително собственикът, разработчикът, проектантът, строителят и доставчиците - да имат „участие в играта“. Това ще гарантира, че общият финансов успех на проекта като цяло е по-важен от индивидуалната полза на всяка заинтересована страна. Четирите реактора APR-1400 на ОАЕ, проектирани от Корея в Барака, например се възползваха от така наречения „екип Корея“ - екосистема от доставчици, създадена в продължение на повече от 50 години - обединени около обща цел.

По този начин договорните рамки със строителите, доставчиците и други лица следва да съчетават ценови стратегии, адаптирани към контекста на проекта, със силни механизми за стимулиране. Те могат да варират от мотивационни механизми, предлагащи бъдеща работа, като например серия от проекти и договори за поддръжка, до хибридни стимули, като например пулове за печалба.

Моделът за интегрирано изпълнение на проекта (IPD) е пример за модел с висока степен на сътрудничество, който се използва при изграждането на първия западен малък модулен реактор (SMR) в Дарлингтън, Онтарио, Канада. Той разчита на участието на всички заинтересовани страни като съвместна ръководна група от самото начало на проекта. IPD зависи от три ключови принципа: така наречената логика на „най-добрия спортист“ за определяне на ролите и отговорностите на всяка от заинтересованите страни; съвместен модел за споделяне на риска; и финансови стимули, предназначени да осигурят успех за всички участници, включени в общ договор.

Поделянето на риска е необходимо условие за успешно сътрудничество, но само по себе си не е достатъчно. Създаването на екипен дух, насърчаван от прозрачност и доверие, е от ключово значение, ако заинтересованите страни искат да изпълнят проекта навреме и в рамките на бюджета. За целта е необходимо да се приложат адаптирани и съгласувани начини на работа, които конкретно определят начина, по който заинтересованите страни работят заедно, включително съвместни процеси и методологии, както и обмен на информация. Управлението на проекта трябва да бъде ясно разграничено от всички договорни въпроси, които могат да възникнат, за да се избегне попадането в трескава ситуация на искове и насрещни претенции, които могат да нарушат гладкото завършване на проекта. Целта: да се създаде култура, в която всички въпроси се обсъждат открито, за да се постигнат най-добрите възможни решения и резултати.

Наложително е също така да се насърчи сътрудничеството с местните органи по безопасността. Разбира се, безопасността винаги ще бъде от първостепенно значение, но органите по безопасността трябва също така да работят ръка за ръка със собственика на проекта по отношение на крайните срокове и разходите по проекта. Канадският проект за SMR предлага добър пример за прагматично сътрудничество, като канадският орган по безопасността заяви желанието си да не бъде на критичния път, а по-скоро да работи със собственика на проекта, за да осигури бързото му завършване.

Силно и ефективно управление на проекти

Без правилно управление на проектите не може да се изгради ефективно нито една голяма атомна електроцентрала. Факторите включват ефективно управление на разходите и планирането, мощен и отдаден на проекта екип с подходящ модел на изпълнение, както и подходящи инструменти и системи за управление на данни. Въпреки това малко проекти действително успяват да осигурят съвместно тези фактори.

Ефективно управление на разходите и планирането

Твърде често срещан капан на проекта е желанието да се поддържа впечатлението, че проектът върви по план - започване на фази на проекта само защото даден етап е достигнат до определена дата, например, а не защото следващата стъпка е готова да започне, за да се създаде у външните заинтересовани страни усещането за постигнат напредък. Тази практика може значително да наруши проектите, като увеличи сложността и увеличи работното натоварване, необходимо за управление на необходимите допълнителни интерфейси и процеси. Това потенциално може да включва още промени в проекта по време на строителството и допълнителни етапи на строителството, които трябва да се осъществят при особено строги условия на вече работеща централа.

За да се справи с този капан, екипът на проекта трябва да предостави амбициозен, но реалистичен работен план, който да насочва екипите на доставчиците, като същевременно предоставя план с висока степен на доверие на външните заинтересовани страни въз основа на задълбочен анализ на риска. Планът следва да изпреварва необходимостта от публично обявяване на закъснения по време на строителния процес, като се избягват смущенията, които това би създало на строителната площадка.

Силен екип за проекта

Екипът на проекта трябва да поеме контрола върху планирането, проектирането и изграждането на нови ядрени сгради още в началото на процеса, като до една четвърт от предварителното финансиране трябва да бъде отделено за планиране на проекта и развитие на работната сила. Това трябва да включва мобилизиране и обучение на специфични оперативни екипи, ангажиране на доставчици и разработване на предварителни бюджети и графици. Това гарантира, че проектният екип е подготвен да изпълни проекта от самото начало.

Предишни проекти са страдали от прекалено централизирано вземане на решения, което е довело до затруднения и забавяне на изпълнението. За да се справим с този проблем, е от решаващо значение организациите да включат ясно определени отговорности и отчетност за вземането на решения. В противен случай те рискуват да размият отговорността на екипите и могат да пострадат от липсата на единна точка за вземане на решения и необходимостта да ескалират всяко решение до висшето ръководство на проекта или да вземат решения без отговорност за пълното въздействие на потенциалните проблеми с качеството, разходите и забавянето.

Макар че нивото на делегиране на права на оперативните екипи за вземане на решения по проекта може да варира в зависимост от контекста - дали става въпрос за първи по рода си или за девети по рода си проект - оперативните екипи трябва да бъдат овластени чрез стимули и отчетност на възможно най-ниското ниво. В противен случай проектите рискуват да създадат затруднения при вземането на решения на високо равнище, а оперативните екипи може да нямат чувство за съпричастност и отговорност за навременното и ефективно изпълнение на проекта.

Помощни инструменти и системи за управление на данни

Успешното ръководене на ядреното ново строителство до завършването му не може да бъде постигнато без системи за управление на данни, които осигуряват висококачествен „единен източник на истината“, достъпен и използваем от всички заинтересовани страни по проекта, включително местните проектни екипи и съответните доставчици. Системите трябва да обхващат цялата ключова информация за проекта, включително планиране, управление на промените, управление на конфигурацията, напредък в строителството и проследяване на отворените точки.

Без управление на основните данни, лошо интегрираните системи могат да доведат до множество бази данни (включително частни Excel файлове на лични лаптопи), неточна или остаряла информация и различни версии на документите. Това спомага за вземането на необмислени решения по проекта въз основа на невярна информация, като например твърде ранно започване на затваряне на бетонни шахти или погрешно приемане, че всички електрически кабели са инсталирани. Това може да доведе до порочен кръг на загуба на доверие в централните бази данни, създаване на още повече локални бази данни и ускоряване на загубата на цялостното качество и надеждност на данните.

Споделяне на поуки от различни проекти

За да се насърчи културата на откритост и колективно споделяне в сектора на ядрената енергетика, трябва да се създадат механизми, които да изискват от собствениците, партньорите в изпълнението и производителите на оригинално оборудване да споделят честно поуките - а не само маркетинговите материали - между проектите и обектите. Това включва използването на общи познания за ядрените проекти от утвърдени индустриални групи (включително поуки от минали проекти) и специфични за технологията поуки от собственици, които използват същите проекти.

Вероятно това ниво на споделяне включва съществена промяна в начина, по който много заинтересовани страни - както компании, така и правителства - мислят за новите ядрени проекти. В края на краищата трудно придобитите уроци, научени в хода на един сложен проект, често се разглеждат като изключително ценна интелектуална собственост. Въпреки това споделянето на тези знания е от решаващо значение. В противен случай организациите се излагат на риска да повтарят едни и същи грешки отново и отново, в момент, когато индустрията като цяло трябва да демонстрира количествено измерими подобрения в работата си, ако иска да насърчи обществената приемливост и да генерира капиталови инвестиции, от които се нуждае, за да подхрани продължаващото си възраждане.

Нито един проект за ядрено строителство не е напълно еднакъв. Предвид влиянието на местните ограничения, различните отправни точки на веригата за доставки, различните проекти и степента на минал опит, всяко ново строителство на ядрена централа се сблъсква със свои специфични предизвикателства, забавяния и проблеми с разходите по редица различни причини. И те трябва да бъдат преодолявани във всеки отделен случай.

Според опитът на BCG обаче тези трудности възникват поради сходни основни причини: прекалено сложен и незрял проект, верига за доставки с ограничен опит и мащаб, липса на сътрудничество между заинтересованите страни или на подходящи стимули за гарантиране на успеха на проекта, както и слабо управление на проекта.

В този контекст от ключово значение е събирането на поуки от минали проекти. То трябва да бъде част от предварителния разговор между собствениците, проектантите, строителните екипи и по-широката база от доставчици. Това по своята същност е трудно, тъй като отделните строителни екипи очевидно не могат да участват във всеки нов ядрен проект и тъй като много от тях разглеждат строителните методи и поуките от предишните си проекти като основна интелектуална собственост. Победителите ще трябва да намерят начин да решат тези главоблъсканици, например чрез договор или чрез съюзи.

Работата по тези често срещани капани значително подобрява шансовете за завършване на проектите за изграждане на нови ядрени мощности навреме и на разумна цена. Успехът от своя страна ще помогне за увеличаване на дела на енергията от този важен нисковъглероден източник, който е от ключово значение за продължаващия енергиен преход и за увеличаване на енергийната независимост.