El uso de centrales nucleares para generar calor, así como electricidad para aplicaciones industriales no conectadas a la red, podría ser fundamental para los esfuerzos de descarbonización profunda más allá de ser una fuente de electricidad sin emisiones de carbono. Los oradores en el quinto Foro Mundial de la Energía del Consejo Atlántico la semana pasada analizaron cómo el hidrógeno -y la nuclear- pueden contribuir a los esfuerzos de reducción de carbono en áreas que hasta ahora han sido difíciles de descarbonizar.
Los participantes en la sesión del 20 de enero
La sesión sobre Nuclear Beyond Power: Hydrogen, Heat, and Desalination se centró en las oportunidades para los diseños de reactores refrigerados por agua ligera y gas de alta temperatura para apoyar las demandas de calor y electricidad de los procesos industriales, la producción de hidrógeno y la desalinización para producir agua potable. La sesión fue moderada por Shannon Bragg-Sitton, responsable de Sistemas Integrados de Energía en el Laboratorio Nacional de Idaho.
Estudios recientes han indicado que sin la energía nuclear el costo asociado con el logro de los ambiciosos objetivos de descarbonización establecidos en el Acuerdo de París de 2015 aumentará significativamente, dijo Bragg-Sitton. La producción de calor primario de la energía nuclear se convierte tradicionalmente en electricidad y se suministra a la red, pero ese calor primario también puede utilizarse para satisfacer la demanda de la industria o para producir productos intermedios como el hidrógeno que pueden utilizarse para producir productos de consumo, como combustibles para el transporte. Usar el calor directamente y aprovechar la energía en un momento en que puede no ser necesaria para satisfacer las demandas de la red también podría proporcionar a las plantas nucleares un flujo de ingresos adicional, apoyando su viabilidad económica a largo plazo, dijo.
Las proyecciones actuales muestran que el mundo no está en camino de cumplir sus objetivos bajo el acuerdo de París, dijo Kirsty Gogan, socia gerente de la firma de investigación y consultoría Lucid Catalyst, que el año pasado publicó un informe que establece cómo el hidrógeno limpio puede ayudar a corregir esto.
"El hidrógeno a gran escala y bajo costo es el ingrediente clave que puede permitir la producción de combustibles sustitutivos limpios que pueden permitir la descarbonización de aquellos sectores realmente difíciles de reducir como la aviación, el transporte marítimo, la producción de cemento y la industria", dijo. Sin embargo, para lograrlo, el hidrógeno debe ser barato y competitivo. "Estimamos que el precio objetivo para el hidrógeno es de alrededor de 90 centavos de dólar por kg. Las proyecciones actuales para el hidrógeno generado por energías renovables no esperan alcanzar esos costos hasta alrededor de 2050 ".
La tecnología nuclear existente ya podría producir hidrógeno por debajo de USD2 por kg, y una nueva generación de reactores modulares pequeños avanzados podría alcanzar el precio objetivo de 90 centavos por kg potencialmente para 2030, dijo.
Los atributos de la energía nuclear-su producción de energía y calor de bajo costo combinado con factores de alta capacidad y una pequeña huella de uso de la tierra-hacen que sea muy adecuado para permitir la producción altamente eficiente y de bajo costo de hidrógeno, a una escala lo suficientemente grande como para ser relevante para el suministro mundial de petróleo, que actualmente es de alrededor de 100 millones de barriles por día, dijo Gogan.
Para impulsar un aumento tan masivo en la producción de hidrógeno limpio será necesaria la transformación de los modelos de entrega y despliegue de proyectos que requieren la misma intensidad de enfoque visto en el desarrollo de las energías renovables, dijo. Las reducciones de costos a corto plazo podrían lograrse mediante el cambio de un enfoque tradicional basado en la construcción a un enfoque basado en productos de alta productividad. La capacidad y la infraestructura de fabricación existentes, como los astilleros que tienen una gran capacidad de fabricación y pueden producir plataformas de producción mar adentro diseñadas para tal fin, podrían adaptarse a la producción de hidrógeno. La producción de combustibles sustitutos podría permitir un nuevo modelo de negocio para los sectores del petróleo y el gas, abriendo una oportunidad de negocio completamente nueva, con el sector del petróleo continuando aprovechando sus capacidades industriales existentes, dijo.
"Realmente podríamos acelerar la descarbonización profunda en partes de nuestra economía para las que, francamente, en este momento no tenemos buenas respuestas. Para 2050 podríamos ver que el hidrógeno limpio de bajo costo ayuda a evitar emisiones de carbono acumulativas globales realmente sustanciales en el futuro a partir de una fracción muy grande de combustibles fósiles que de otro modo estarían bloqueados ", dijo.
El papel de la tecnología nuclear
Durante las próximas décadas, los reactores nucleares serán la fuente más factible de las altas temperaturas necesarias para producir hidrógeno de la manera más efectiva, dijo Seth Grae, presidente y CEO del desarrollador avanzado de combustible nuclear Lightbridge Corporation. Los reactores de alta temperatura pueden ser comercializados para producir esto, pero tenemos que empezar con la tecnología actual de reactores, dijo. "Podemos aumentar la eficiencia de esos reactores con combustibles nucleares avanzados. Podemos generar hidrógeno ahora mismo, con electricidad en lugar de altas temperaturas, utilizando la tecnología de reactores y la electrólisis existentes y estos reactores pueden tener un aumento significativo en la eficiencia utilizando combustible avanzado ", dijo.
Se deben abordar tres factores críticos para que los reactores nucleares avanzados brinden su máxima contribución a las aplicaciones no tradicionales de la energía nuclear, dijo Simon Irish, CEO de Terrestrial Energy, que está desarrollando la planta de energía del Reactor Integral de Sal Fundida. Estos son el tamaño correcto, el costo y la potencia.
"Por ejemplo, para aplicaciones industriales que requieren energía térmica y calor, que debe ser suministrado in situ o cerca de donde se requiere", dijo, pero "incluso las aplicaciones industriales más grandes rara vez tienen una carga térmica por encima de 500-1000 MWt." Un pequeño reactor que genera 200-400 MWt está "en el lugar correcto" para proporcionar una fuente significativa de calor y energía a una instalación industrial, dijo, Y los reactores avanzados son capaces de ser dimensionados para satisfacer esa demanda.
Las tecnologías nucleares avanzadas pueden suministrar calor y energía a un costo que es económico, dijo. Las llamadas tecnologías nucleares Gen IV, aunque difieren entre sí técnicamente, tienen una cosa en común: todas operan a temperaturas mucho más altas, dijo. En primer lugar, esto proporciona un medio de generar energía con una mayor eficiencia térmica, lo que conduce a un aumento de la eficiencia del capital y la capacidad de suministrar energía competitiva en función de los costos. En segundo lugar, proporciona una calidad de calor relevante para la carga térmica de la instalación industrial.
"Esa es la emocionante oportunidad para la energía nuclear avanzada, y por eso le da la capacidad de cubrir una gama mucho mayor de aplicaciones industriales y no solo aplicaciones de energía en la red", dijo.
Es el momento adecuado
El papel de Oriente Medio en la transición energética fue uno de los puntos focales del Foro 2021. Mohamed Al Hammadi, CEO de Emirates Nuclear Energy Corporation, dijo que el año pasado había sido un "cambio de juego" para los EAU. Con la puesta en marcha de la primera unidad en la central nuclear de Barakah, la condesa "entró en una nueva fase de electricidad limpia y abundante, y también la mayor contribución para frenar las emisiones de gases de efecto invernadero en su historia", dijo. Cuando las cuatro unidades de Barakah entren en funcionamiento, esto será una fuerza impulsora para la electrificación limpia dentro del país y evitará la emisión de alrededor de 21 millones de toneladas de CO2 por año.
Cuando se le preguntó si era el momento adecuado para considerar la producción de hidrógeno en las centrales nucleares existentes, Al Hammadi dijo que los factores de éxito para el hidrógeno-la capacidad técnica, el apoyo político de muchos gobiernos y los precios que se están volviendo atractivos para los inversores privados-están todos en su lugar. Señaló el reciente anuncio de Abu Dhabi National Oil Co, el inversor estatal de Abu Dhabi Mubadala y el holding estatal ADQ de la Abu Dhabi Hydrogen Alliance, que describió como un "movimiento audaz" del gobierno para estar a la vanguardia de la oportunidad del hidrógeno. Los socios tienen como objetivo establecer a Abu Dhabi como "un líder confiable" de hidrógeno verde y azul bajo en carbono en los mercados internacionales emergentes, y también se han comprometido a construir una economía verde del hidrógeno en los Emiratos Árabes Unidos.
"Dentro de cuatro años, [los EAU] tendrán una cuarta parte de nuestra electricidad generada por plantas de energía nuclear limpias y confiables", dijo. Además de esto, los EAU están instalando energías renovables y gas. Por lo tanto, la combinación energética de los EAU es "el ecosistema adecuado" para la economía y la infraestructura, y también para una abundancia de electricidad. Proporcionaría un ambiente "maduro" para que el hidrógeno tenga éxito.
"Los Emiratos Árabes Unidos han sido muy optimistas en lo que respecta a su combinación energética-la nuclear ha sido un gran ejemplo-y el hidrógeno también será un gran ejemplo más adelante", dijo.
Investigado y escrito por World Nuclear News
