La energía nuclear no salvará al mundo. Ni siquiera ayudará.

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Publicado originalmente en Tiempos de energía verde.

An Viejo Paradigma

La electricidad que la mayoría de nosotros usamos proviene de un sistema que fue diseñado principalmente hace más de cien años. Se construyó en torno a conceptos que beneficiaron a los clientes de esa época. Comenzó con plantas de energía de carga base con líneas de transmisión que llevaban la electricidad a los pueblos y ciudades donde vivían los clientes.

Una planta de energía de carga base está diseñada para la eficiencia de escala y operación. En aquellos días, eso significaba que tenía que ser lo más grande posible. Dado que cualquier capacidad para aumentar o disminuir rápidamente la producción de energía costaría mucho más, las plantas fueron diseñadas para tener una producción constante. Con una producción constante, una planta de carga base se había dimensionado para satisfacer una demanda con la que se podía contar que siempre estaría allí. Esta es la carga base, la carga más baja que tendría la red en el transcurso del tiempo.

Dado que la planta de energía de carga base se diseñó para cubrir la carga más baja, cualquier cantidad de electricidad que exceda esa cantidad tendría que provenir de otras fuentes, cuyo funcionamiento cuesta mucho más. Eran plantas de seguimiento de carga y plantas de pico.

Las plantas de energía de carga base se ubicaron en función del costo y el acceso a los recursos que necesitaban. Por lo general, subieron a terrenos económicos a cierta distancia del mercado al que servían. Debían tener acceso a los recursos de combustible, lo que a menudo significaba que necesitaban sus propios muelles o apartaderos de ferrocarril. Además, a menudo se colocaban en cuerpos de agua para satisfacer sus necesidades de enfriamiento, que son excelentes, porque solo alrededor de un tercio del calor que producen podría usarse para generar electricidad.

Originalmente, las plantas de carga base quemaban principalmente carbón. Cuando los reactores nucleares se pusieron en funcionamiento, a partir de mediados de siglo, encajaron perfectamente en lo que era el paradigma actual de la época. La diferencia fue que produjeron desechos nucleares en lugar de contaminación del aire y dióxido de carbono.

Podríamos señalar como referencia aquí que cuando el estado de Vermont estaba buscando un contrato para reemplazar la electricidad que había estado obteniendo de la planta nuclear Vermont Yankee (VY), el propietario de VY hizo una oferta que, según dijeron, el estado no podía rechazar. Era el equivalente a 6,5 ​​centavos por kilovatio-hora (kWh). El estado inmediatamente encontró renovables más baratas electricidad.

Un nuevo paradigma

Por el contrario, hoy en día la fuente de energía renovable menos costosa no tiene por qué ser grande. Los paneles solares funcionan con la misma eficiencia, ya sea que se encuentren en arreglos a escala de servicios públicos o en un tejado residencial. Las turbinas eólicas solitarias pueden generar cantidades significativas de electricidad.

Por supuesto, hay una declaración, “El sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla”, que cae en un rango de involuntariamente falso a simplemente engañoso. La cantidad de electricidad que proviene de una matriz solar determinada es bastante predecible y tiende a producirse mejor en períodos de vientos suaves. Y las turbinas eólicas funcionan mejor cuando el sol no brilla más, por lo que se complementan entre sí. Pero más concretamente, mientras que una sola turbina eólica puede estar inactiva en un clima tranquilo, el viento Nunca deja de soplar sobre áreas geográficas más amplias.

Podríamos preguntarnos si el problema de la producción variable de energía eólica y solar es tan grande como el problema de la incapacidad de la energía de carga base para seguir las cargas. La respuesta a esto se puede ver en los costos relativos de la electricidad de las plantas de seguimiento y pico de carga, por un lado, y las baterías, por el otro. Podríamos hacer un análisis detallado de esto, pero realmente no es necesario porque las empresas de servicios públicos están mostrando los resultados de sus propios análisis.

Varias empresas de servicios públicos están reemplazando las plantas que funcionan con gas natural, que incluye la mayoría de las plantas de seguimiento de carga y de pico, con paneles solares y baterías. En un caso, Entergy Mississippi planea reemplazar las plantas de gas natural más antiguas con energía solar y eólica. En el caso de Entergy Arkansas, no se construirá una planta de gas natural de ciclo combinado (carga base) que había planeado, y la compañía construirá recursos renovables en su lugar. (KATV.com)

Comparación de la energía nuclear con la energía solar + almacenamiento

Un artículo en Revista PV en agosto comparó el costo de dos nuevos reactores nucleares con una combinación de energía solar fotovoltaica (PV) y almacenamiento de baterías que los reemplazaría funcionalmente, ya que las fuentes de energía despachables funcionan a tiempo completo. El artículo se titula “Energía solar desafiante nuclear como posible solución al cambio climático.

El autor, que tenía cierta experiencia en sistemas que incluyen energía solar + almacenamiento (S + S), utilizó los costos reales de los reactores Vogtle que se están construyendo en Georgia. Se espera que los dos reactores, que han estado en construcción desde 2013, entren en funcionamiento en 2022 y 2023, a un costo de aproximadamente $ 30 mil millones, incluidos $ 3 mil millones en costos financieros. Sus capacidades serán de 1,117 megavatios cada una.

los Revista PV Este artículo calcula el costo de una matriz solar lo suficientemente grande como para proporcionar el mismo rendimiento que los reactores nucleares en el invierno en Georgia. Se asume el almacenamiento de baterías para abastecer la producción de las plantas nucleares durante 16 horas, incrementado en un 10% para ser seguras.

El autor muestra que el costo del sistema S + S diseñado para reemplazar los dos nuevos reactores Vogtle costaría un poco menos de $ 17 mil millones. Eso representaría un ahorro de alrededor de $ 10 mil millones, sin contar los costos financieros.

Si bien eso suena impresionante, el artículo falla en varios aspectos. Aquí están algunas:

Se calcula que la salida del sistema S + S es la misma que la nuclear en pleno invierno. La producción de la planta nuclear será constante durante todo el año, pero el sistema S + S producirá mucha más electricidad casi todo el año que en pleno invierno. No se contabiliza el valor de la electricidad extra de S + S.

El costo de la planta nuclear no incluye los sistemas de respaldo que requiere, pero sí el precio calculado para S + S.

Las plantas de seguimiento de carga y de pico que se utilizan para trabajar con energía nuclear son lentas para reaccionar a los cambios de la demanda. En comparación, la batería de respaldo puede responder casi instantáneamente, lo que la hace mucho más valiosa.

Los residuos nucleares son un problema sin resolver que el gobierno de Estados Unidos garantiza, a expensas de los contribuyentes. Lo mismo ocurre con los seguros, que están cubiertos por la ley Price-Anderson. Los sistemas S + S no tienen costos comparables.

El autor no tiene en cuenta la Ley de Wright, una ley económica reconocida a la que se hace referencia como “la curva de aprendizaje”. Sugiere que la construcción de un sistema de baterías del tamaño previsto sería suficiente para reducir el costo de almacenamiento lo suficientemente rápido como para reducir el costo del sistema S + S en sí.

La electricidad de las nuevas instalaciones nucleares es muy cara. Se vuelve mucho más barato una vez que se cancela el pago del sistema. Consulte la oferta de VY, de 6.5 ¢ / kWh. En comparación, el costo de la electricidad de S + S es muy bajo. Un informe de febrero de 2020, que apareció en S&P Global, “La caída de los precios de la energía solar más el almacenamiento en EE. UU. Comienza a nivelarse a medida que las baterías aumentan de tamaño, ”Dice que los acuerdos de compra de energía se han reducido al rango de 3 ¢ / kWh a 4 ¢ / kWh. Pero los costos de los sistemas solares, eólicos y de baterías siguen cayendo. Según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del DOE de EE. UU., En un artículo publicado en Electronia, los costos de los sistemas S + S disminuyeron en más del 12% desde el primer trimestre de 2020 hasta el mismo trimestre solo en 2021.

Nuclear como respuesta al cambio climático

Hay quienes sienten que la industria nuclear puede tener una forma de volverse relevante en los nuevos “pequeños reactores modulares”. Un artículo sobre esto apareció en la edición de octubre de 2021 de Tiempos de energía verde, “Cuando se trata de energía nuclear, ‘avanzado’ no siempre es mejor.Explicó que la retórica en torno a estos reactores parecía poco realista y que los calendarios alcanzables no podían ayudar cuando más lo necesitamos para abordar el cambio climático, que es ahora mismo.

Sugeriría que las cifras de la industria nuclear sobre costos, plazos y seguridad históricamente han estado muy lejos de la realidad, un problema que aquellos que promueven nuevos tipos de reactores no han abordado en absoluto. De hecho, es casi como si la industria tuviera tres tipos de números.

Hay un tipo que es simplemente correcto, pero solo se relaciona con los resultados de cálculos simples.

Un segundo tipo de número es el que se relaciona con cosas como el costo de un reactor o el tiempo necesario para construirlo. Muy a menudo, estos parecen estar fuera de lugar en un factor de 2. Si se espera que un reactor tarde cinco años en construirse y cueste $ 6 mil millones, probablemente sea mejor apostar que tomará diez años y costará $ 12 mil millones.

El tercer tipo son los cálculos de análisis de seguridad que realmente se pueden verificar que históricamente se han desviado en un orden de magnitud. Dados los tipos de reactores que han operado comercialmente, el análisis de seguridad realizado en ellos y el tiempo que han estado funcionando, probablemente deberíamos haber tenido un reactor en operación comercial que experimentó un derretimiento parcial o total en todo el mundo desde que las plantas nucleares comerciales comenzaron a suministrar energía. . En cambio, hemos tenido once, que sepamos.

En total, podríamos decir que invertir dinero en energía nuclear va más allá de ser un desperdicio monumental. Resta valor al problema general de lidiar con el cambio climático al hacer que ese dinero no esté disponible para lidiar con el problema utilizando energía menos costosa y confiable que se puede construir mucho más rápidamente.

Imagen de portada: Planta nuclear San Onofre (awnisALAN, CC-BY-SA 2.0)

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Y ahora, nos vemos en una nueva vez. ¡Un saludo!

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