Energy Northwest Columbia Generating Station es la única planta de energía nuclear comercial en el noroeste del Pacífico. Se encuentra a 10 millas al norte de Richland, Washington, produce electricidad desde 1984 y es el tercer productor de electricidad más grande del estado, detrás de Grand Coulee y Chief Joseph Dam. Crédito: Energy Northwest
A medida que la Ley de Transición a las Energías Limpias dirige al estado de Washington hacia la electricidad sin carbono, se perfila un nuevo panorama energético. Un nuevo informe concluye que, junto con las energías renovables, los pequeños reactores modulares pueden desempeñar un papel integral en el futuro emergente de las energías limpias.
La tecnología puede ayudar a llenar el vacío en las fuentes de energía que pronto dejarán los recursos emisores de carbono, como el carbón y el gas natural, que se eliminarán gradualmente en los próximos años. de acuerdo a informe escrito por científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y el Instituto de Tecnología de Massachusetts en el Departamento de Energía de EE. UU.
“La energía nuclear es una fuente confiable de electricidad de carga base”, dijo Ali Zbib, gerente de PNNL Nuclear Power Systems, coautor del informe, “y nuestros hallazgos muestran que los reactores modulares pequeños avanzados pueden ser económicamente competitivos en el futuro sector eléctrico de cero emisiones. . Están bien preparados para desempeñar un papel importante en el mercado energético, que requiere más flexibilidad ”.
El informe detalla cómo los nuevos reactores pueden satisfacer la demanda dinámica de electricidad en la región del noroeste del Pacífico, evaluó el mercado eléctrico de la región y exploró la viabilidad de desplegar reactores en tres ubicaciones: en la instalación de Hanford, utilizando la infraestructura de la parte parcialmente terminada del Noroeste de energía. plantas de energía; en la central eléctrica de carbón Centralia Big Hanaford en el oeste de Washington, cuyo cierre está previsto; y en el sitio del Laboratorio Nacional de Idaho, donde planea construir los Sistemas de Energía Municipales Asociados de Utah primero Agua ligera NuScale reactor.
Los hallazgos demuestran los beneficios de construir en cualquier lugar, desde una fuerza laboral capacitada en el este de Washington hasta la infraestructura en una fábrica de Centralia. El informe se centró en dos proyectos: el pequeño reactor modular NuScale y el GE Hitachi Nuclear Energy BWRX-300.
“La energía nuclear puede ayudar a descarbonizar todos los sectores de la economía”, dijo Jacopo Buongiorno, profesor de TEPCO de ciencia e ingeniería nuclear en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y coautor del informe. “El estado de Washington está en una posición única para comenzar este proceso demostrando tecnología líder en pequeños reactores modulares mucho antes del final de la década, lo cual es emocionante”.
Un panorama energético cambiante
La Ley de Transformación de Energía Limpia se aprobó en 2019, que exige que las fuentes de energía de Washington generen electricidad sin emitir gases de efecto invernadero para 2045. La ley apunta a la neutralidad de carbono para 2030, con la eliminación del carbón para 2025 y la imposición de multas a las fuentes que emiten dióxido de carbono a partir de 2030. .
La eliminación gradual del carbón y el gas natural, que proporcionó alrededor del 17 por ciento de la mezcla total de combustible de Washington en 2018, reducirá la capacidad de generación en aproximadamente cinco gigavatios, casi tanto como cuatro grandes plantas de energía nuclear.
La presa de Bonneville es el principal proveedor de electricidad del noroeste del Pacífico. En 2018, más del 59 por ciento de la electricidad de Washington provino de energía hidroeléctrica. Dado que los recursos emisores de carbono y gas natural se están retirando de la cartera de energía del estado, se necesitarán nuevas fuentes de energía primaria para satisfacer la demanda restante. Crédito: Rigucci | Shutterstock
Es probable que se necesite más energía en el futuro, dijo Zbib, ya que el estado continúa electrificando varios sectores de su economía, incluido el sector del transporte, y a medida que crece la población de la región. Las fuentes de energía renovables en forma de viento y sol son parte de la carga. Sin embargo, se necesitará una fuente complementaria de energía flexible para satisfacer la demanda.
Pequeño pero significativo
Ingrese a pequeños reactores modulares que están diseñados para generar electricidad de manera flexible. Los diseños discutidos en el informe usan agua como refrigerante, mientras que otros diseños avanzados usan gas o metal líquido como refrigerante. La tecnología libre de carbono aún no se ha implementado en Estados Unidos, pero los proyectos están maduros, incluidos los dos analizados en este informe.
Parte de la mayor inversión fue realizada por el Departamento de Energía de EE. UU. En el transcurso de varios años. anunciado el año pasado que las dos empresas, X-energy y TerraPower, recibirán 80 millones de dólares cada una para el financiamiento inicial de la construcción de plantas avanzadas de demostración para reactores con pequeños reactores modulares.
Según el informe, el tamaño y la modularidad de los reactores ofrecen ventajas únicas. Los núcleos más pequeños, menos material radiológico y las barreras de protección en capas integradas en pequeños reactores modulares hacen que las zonas de evacuación sean mucho más pequeñas que con los reactores convencionales.
Los componentes para pequeños reactores modulares también pueden fabricarse y ensamblarse fuera del sitio, y luego enviarse e instalarse en el sitio, lo que reduce los costos de construcción y los tiempos de ejecución del proyecto, dijo Zbib.
El diseño de GEH permite operar varias plantas en un solo lugar. El proyecto NuScale es escalable ya que los módulos se pueden agregar gradualmente, hasta una docena por sitio. Una planta de energía de cuatro módulos podría satisfacer las necesidades de regiones pequeñas, alimentando a casi 200.000 hogares, mientras que un reactor de doce módulos podría abastecer a una gran ciudad.
Necesidad de flexibilidad
Los reactores modulares pequeños avanzados son flexibles: pueden funcionar continuamente a plena potencia para proporcionar energía de carga base, o pueden seguir las fluctuaciones de energía de la red. Pueden desempeñar un papel clave en un sistema de generación de electricidad limpia que incluya energía nuclear, energía renovable y almacenamiento de baterías.
Según un nuevo informe que describe la viabilidad de desplegar pequeños reactores modulares en el estado, a medida que los cambios en la legislación dirijan al estado de Washington hacia un mercado energético cada vez más descarbonizado, se necesitará una cartera de fuentes de energía limpia para satisfacer la demanda. “La energía nuclear como fuente flexible de energía no reemplazará la demanda de otras fuentes de energía limpia”, dijo Ali Zbib de PNNL, coautor del informe. “Esto los completará”. Crédito: Instalación eólica y solar Wild Horse cerca de Ellensburg, Washington por CL Shebley | Shutterstock
Una evaluación del mercado de la energía en el informe mostró que la demanda de electricidad de Washington puede fluctuar significativamente de forma mensual, diaria o incluso en cinco minutos. Por ejemplo, la demanda diaria promedio en febrero de 2019 fluctuó en más de 2100 megavatios, que es aproximadamente el doble de la producción de Energy Northwest en Columbia Generating Station, la única planta de energía nuclear comercial en el noroeste del Pacífico.
Las fluctuaciones en la electricidad producida por algunas fuentes pueden impulsar la demanda de una fuente de energía que también se adapte rápidamente. El informe detalla un caso en 2009 donde 700 megavatios de energía fueron a la red de la Administración de Energía de Bonneville después de cinco minutos de fuertes vientos. Durante tales saltos, los medios deben reducir la producción de fuentes flexibles.
El cierre de uno o más módulos de potencia en el caso del proyecto de la central eléctrica NuScale o la regulación de la capacidad del reactor pueden permitir a los operadores adaptarse rápidamente a las fluctuaciones.
Descubriendo lugares
La construcción de una planta en Hanford Site puede ayudar a reducir costos de varias maneras, según el informe. Ya se han completado muchos permisos y evaluaciones que determinan si un área es adecuada para la construcción de una planta de energía nuclear. Los peligros sísmicos y otros análisis de vulnerabilidad se realizaron cuando se construyeron las plantas de energía parcialmente terminadas en la década de 1980.
Según el estudio informado en el informe, se podrían ahorrar casi $ 140 millones mediante el uso de estructuras fijas y el cronograma del proyecto podría acortarse, lo que resultaría en ahorros de costos adicionales. Y gracias a la cercana estación de fabricación de Columbia, una mano de obra capacitada y familiarizada con los reactores nucleares tiene otra ventaja.
El informe muestra que la construcción de la central eléctrica de Centralia, que cerrará todas las calderas de carbón para 2025, tiene sus ventajas. Se puede utilizar la infraestructura existente, el sitio ya está conectado a la red y la nueva planta podría reemplazar los trabajos perdidos debido al cierre.
La construcción en el lado occidental de las montañas Cascade puede reducir tanto la congestión como la demanda de infraestructura de transmisión. energía a áreas cercanas de alta demanda como Seattle, Tacoma y Olympia.
El informe afirma que gracias a los subsidios a las energías limpias y las sanciones a los recursos emisores de carbono plantas puede proporcionar electricidad a precios competitivos en cualquier lugar.
“La descarbonización de la red eléctrica es fundamental en la lucha contra el cambio climático”, dijo Zbib. Añadió que si bien el viento y el sol jugarán un papel clave, la eliminación gradual de los recursos emisores de dióxido de carbono crea la necesidad de fuentes flexibles que no cambien el dióxido de carbono. “La energía nuclear puede ser una parte integral de la cartera de energía limpia que permitirá a Washington satisfacer su limpieza energía metas “.
Entregado por
Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico