El interés por los reactores nucleares modulares pequeños (SMR, por sus siglas en inglés) está aumentando vertiginosamente, y empresas tecnológicas como Google, Amazon y Microsoft están invirtiendo en esta tecnología emergente de energía baja en carbono. Tiene el potencial de ayudar a estas empresas y al país a cumplir sus objetivos de emisiones y, al mismo tiempo, satisfacer las crecientes demandas energéticas. Pero Estados Unidos aún no ha puesto en funcionamiento su primer SMR y la tecnología enfrenta importantes desafíos de implementación debido a su costo y complejidad. Aun así, una nueva investigación de la Universidad de Michigan muestra que los SMR son económicamente viables y están listos para comenzar a desarrollar su potencial en 2050.
“Aunque son costosos y desafiantes, los SMR tienen el potencial de implementarse”, dijo Max Vanatta, autor principal del nuevo estudio publicado en la revista Nature Energy. Vanatta es estudiante de doctorado en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M y en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Operaciones.
“Aunque son costosos, pueden ser la opción de menor costo”, dijo Vanatta.
El estudio predice que para entonces se podrían instalar suficientes reactores SMR como para reducir las emisiones anuales de dióxido de carbono del país en hasta 59 millones de toneladas métricas. Sin embargo, para lograrlo, necesitarán algo de ayuda del gobierno y de las industrias que construyen e implementan la tecnología.
Proyectos, no productos
Una de las ventajas de la energía nuclear es que la forma en que la usamos es muy similar a la forma en que usamos la energía de los combustibles fósiles. Por eso, se integra bastante bien con la red existente. Pero la energía nuclear también tiene consideraciones únicas, tan únicas que no hay dos plantas de energía nuclear completamente idénticas, dijeron los investigadores.
“Los reactores nucleares no son productos como pensamos sobre otras tecnologías”, dijo el coautor Robb Stewart, director de tecnología de Alva Energy. “Son más como proyectos de construcción”.
En el caso de las plantas de energía nuclear convencionales, esos proyectos involucran varios edificios y elementos especializados, incluidas sus famosas torres de enfriamiento. El resultado neto en los EE. UU. es, en promedio, una planta que produce alrededor de 1 gigavatio de energía eléctrica, según el Departamento de Energía de EE. UU.
Los SMR siguen siendo proyectos, dijo Stewart, pero más pequeños. Reducen el tamaño del reactor para que encaje en un diseño más modular, lo que tiene un costo en la capacidad máxima de energía. Los SMR más grandes producen alrededor del 30% de la energía de una planta convencional promedio, pero pueden alojarse en un solo edificio en el sitio donde se utilizará la energía.
En el nuevo estudio, Vanatta, Stewart y Michael Craig, profesor adjunto de sistemas de energía de la U-M, consideraron la implementación de SMR en más de 900 instalaciones que usan gas natural para satisfacer sus necesidades de calefacción industrial. Las instalaciones representaban 14 industrias con uso intensivo de calor, incluidas fábricas de papel, refinerías de petróleo y fabricantes de productos químicos.
“Proporcionar calor lo suficientemente barato a través de medios bajos en carbono es realmente difícil”, dijo Vanatta. “Ahí es donde los SMR tienen una muy buena oportunidad”.
Para su análisis, el equipo desarrolló un modelo para proyectar el grado y el impacto de la implementación de SMR en estos entornos en el contexto de tres variables.
Cómo hacer que los SMR sean competitivos
Una variable fue el costo del gas natural. El equipo descubrió que los SMR podían competir cuando el precio del gas natural era de 6 dólares o más por millón métrico de unidades térmicas británicas, o MMBtu, una unidad de medida estándar para el contenido de calor. Aunque esa no es la cifra más baja que se puede ver para el costo del gas natural, es un precio industrial realista, dijo Vanatta.
Otra variable fue cómo el gobierno incentivó el desarrollo de SMR a través de políticas. En este caso, los investigadores descubrieron que incentivos como créditos fiscales e impuestos al carbono marcaban una gran diferencia, mientras que los subsidios directos no.
“Si se subvencionara el desarrollo de SMR con un fondo de 10 mil millones de dólares y se construyeran tantos módulos como fuera posible por esa cantidad en las instalaciones más baratas, aún así no despegaría”, dijo Vanatta. “Otras políticas tuvieron un impacto muy valioso. Son muy útiles”.
La variable final fue en qué medida la experiencia de construir e instalar un SMR reduciría el costo de futuros proyectos de SMR. El equipo se refirió a esto como aprendizaje, y es un componente del proyecto que más le llamó la atención a Stewart.
“Esa capacidad del modelo lo convierte en el primero de su tipo”, dijo Stewart. El modelo podría, por tanto, ayudar a aportar una nueva dimensión a estudios similares de otras tecnologías, especialmente en el campo de la energía baja en carbono, añadió.
“Hay mucha tecnología que acaba de salir del laboratorio”, dijo Stewart. “Ya sea nuclear, almacenamiento en baterías o tecnología geotérmica, vamos a querer capturar cómo evolucionan los costos desde la construcción del primer sistema hasta el centésimo”.
Históricamente, no ha habido mucho aprendizaje en materia de reducción de costos cuando se trata de plantas de energía nuclear convencionales. Esa es otra consecuencia de lo único que es cada proyecto nuclear, dijo Vanatta.
Pero es optimista en cuanto a que los diseños más pequeños y modulares de los SMR podrían ayudar a contrarrestar esa tendencia. Sin embargo, incluso en el peor de los casos, donde los SMR experimentan un aprendizaje negativo y el costo aumenta entre proyectos, el equipo aún vio potencial para su implementación. Aun así, los investigadores destacaron que el camino se vuelve mucho más fácil con el aprendizaje positivo.
“Tenemos que asegurarnos de que estamos capturando ese aprendizaje y ampliéndolo”, dijo Stewart. “Tenemos que asegurarnos de que no se quede estancado dentro de una determinada empresa o servicio público”.
Según la Administración de Información Energética de Estados Unidos, las plantas nucleares convencionales actualmente proporcionan al país unos 100 gigavatios de capacidad energética. Las instalaciones analizadas por el equipo podrían desplegar más de 20 gigavatios adicionales en el mejor de los casos para los SMR.
“Va a ser necesario todo, pero todo está al servicio de una energía fiable y baja en carbono”, dijo Vanatta.
Fuente: Tech Xplore.
