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Una opción adicional que complementa a las energías renovables
Roberto Dobles
roberto.dobles@gmail.com
Las plantas nucleares son plantas térmicas de generación eléctrica. La diferencia con las plantas térmicas convencionales (de gas natural o carbón, por ejemplo) es que el calor necesario para producir el vapor que impulsa las turbinas eléctricas se crea en un reactor donde los átomos se dividen y liberan calor, lo que se denomina fisión nuclear.
La tendencia de resurgimiento de la energía nuclear que se está dando en muchos países del mundo es el resultado, entre otras cosas, de la necesidad que estos países ven de buscar un aumento la seguridad y la competitividad energética y una reducción de las emisiones al ambiente del subsector eléctrico, con el fin de fortalecer el desarrollo económico y social dentro del nuevo entorno energético y climático que está emergiendo.
En la reciente Cumbre Mundial sobre Acción Climática de la 28ª Conferencia de las Partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (llamada COP28), un grupo importante de países de cuatro continentes lanzaron una declaración para triplicar el desarrollo de la energía nuclear al 2050.
Entre los países que firmaron esta declaración se encuentran los Estados Unidos de América, Bulgaria, Canadá, República Checa, Finlandia, Francia, Ghana, Hungría, Japón, República de Corea, Moldavia, Mongolia, Marruecos, Países Bajos, Polonia, Rumania, Eslovaquia, Eslovenia, Suecia, Ucrania, Emiratos Árabes Unidos y Reino Unido.
Otros países, como Rusia, China, India, Pakistán, Turquía, Hungría y Serbia, ya venían implementando su política de aumentar significativamente la participación de la energía nuclear en sus sistemas eléctricos.
China y Rusia, como actores claves en la energía nuclear en el mundo, venían construyendo plantas nucleares de generación eléctrica en su territorio y en otros países.
Los compromisos adquiridos por muchos países en la COP28, para triplicar la energía nuclear para el 2050, son un reconocimiento de una realidad que estos países expresaron en esa cumbre mundial: no hay manera que la transición energética mundial pueda lograrse solamente con las energías renovables y sin un importante aumento global de la energía nuclear.
Dentro de este contexto, se han venido desarrollando nuevas y mejores tecnologías más seguras, nuevos materiales y nuevas técnicas más eficientes y flexibles, incluyendo los reactores nucleares pequeños (llamados SMRs, por sus siglas en inglés, Small Modular Reactors).
Los adelantos tecnológicos están potenciando así la introducción de la energía nuclear en los sistemas eléctricos o el fortalecimiento de su participación en aquellos que ya la tienen.
Como parte de esta política, la energía nuclear fortalecería la base de energía firme de los sistemas de generación eléctrica, lo cual robustecería el desarrollo de las energías renovables no firmes o intermitentes que son actualmente las más baratas y las que más están creciendo en el mundo, como la solar y la eólica.
A continuación, se exponen otras consideraciones importantes adicionales a las señaladas en la columna anterior y que forman parte de la tendencia en los principales países del mundo de utilizar la energía nuclear en forma suplementaria con las energías renovables.
1. Naciones Unidas: complementariedad de la energía nuclear con las energías renovables en la generación eléctrica
Desde el 2019, una publicación de la International Atomic Energy Agency (IAEA), titulada “Nuclear and Renewables: Playing Complementary Roles in Hybrid Energy Systems”, señalaba la complementariedad de la energía nuclear con las energías renovables para generar electricidad.
La IAEA es una organización intergubernamental establecida en 1957 dentro del Sistema de las Naciones Unidas.
Entre muchas otras cosas, esta organización de las Naciones Unidas señaló lo siguiente en la publicación anterior sobre la complementariedad de la energía nuclear con las energías renovables para generar electricidad:
- La energía nuclear conduce a una operación flexible con las energías renovables.
- La energía nuclear puede generar enormes cantidades de electricidad confiable y libre de carbono. Por ser fuente de energía firme, funciona día y noche, en todas las épocas del año. Esta estabilidad es la razón por la cual la energía nuclear se ha utilizado típicamente como carga básica, operando continuamente con poca o ninguna variación en la producción.
- Algunas plantas de energía nuclear contribuyen ahora a la estabilidad de las redes eléctricas al respaldar la producción no firme e intermitente de fuentes renovables (como la solar y la eólica) a través de una operación flexible o seguimiento de carga, ajustando la producción a medida que fluctúa la demanda de electricidad.
- A medida que aumenta la proporción de los sistemas de energías renovables intermitentes (principalmente solares y eólicos) en las redes eléctricas, que proveen energía no firme, se necesita como complemento una generación de energía más flexible. Este complemento puede adoptar varias formas: energía hidroeléctrica, plantas eléctricas alimentadas con gas natural, baterías avanzadas y energía nuclear.
- Existen ya unos 50 conceptos de reactores pequeños modulares en diversas etapas de desarrollo en todo el mundo, llamados SMRs (Small Modular Reactors), los cuales pueden desempeñar un papel muy importante en los sistemas eléctricos modernos híbridos (que tienen un alto componente de energías renovables).
- Este tipo de reactores SMR tiene el potencial de satisfacer las necesidades de una amplia gama de usuarios y de ser una opción de reemplazo con bajas emisiones de carbono. También muestran características de seguridad mejoradas y son adecuados para aplicaciones no eléctricas, como la calefacción y la desalinización de agua. Con características de ingeniería avanzadas, estos reactores están diseñados para construirse en fábricas y enviarse a las empresas de servicios públicos para su instalación, y se pueden implementar como una planta de uno o varios módulos.
- Los SMRs están bien preparados para fortalecer los sistemas eléctricos, ya que añaden flexibilidad y pueden integrarse fácilmente en un sistema con muchas energías renovables.
- Además, las plantas SMR son ideales para proporcionar calor y energía libres de carbono para una amplia variedad de aplicaciones industriales, como la producción de hidrógeno para producir combustibles limpios y la desalinización para producir agua limpia.
- Los SMRs también pueden desempeñar un papel estabilizador en las redes eléctricas con una gran proporción de energías renovables y pueden contribuir a reducir el costo general de un sistema eléctrico con bajas emisiones de carbono.
- Se espera que este tipo de combinación reduzca la volatilidad de las tarifas eléctricas y los costos del sistema y fortalezca la gestión y el desarrollo de las redes eléctricas para apoyar la integración de los sistemas de energías renovables e instalaciones nucleares.
2. China busca tomar la delantera
China pretende construir más plantas nucleares en los próximos 15 años (150 en total), lo cual es más de lo que el resto del mundo combinado ha construido en los últimos 35 años.
Un reciente artículo publicado por CarbonBrief, titulado “How China is using nuclear power to reduce its carbon emissions”, señala lo siguiente sobre el Desarrollo de la energía nuclear en este país:
- China comenzó a construir su primera planta nuclear en 1985. El Oxford Institute for Energy Studies (OIES) estima que este país tendrá la cantidad de plantas nucleares más grande del mundo en el 2030.
- Por ahora, China es el segundo mayor productor de energía eléctrica con plantas nucleares del mundo detrás de Estados Unidos, después de haber superado a Francia en el 2020. A finales de junio del 2023, China tenía una capacidad instalada de 57 gigavatios (GW), según datos oficiales.
- China está, por ahora, detrás de los 96 GW instalados en EE. UU. La International Atomic Energy Agency (IAEA) ha señalado que China es «el productor de energía nuclear de más rápido crecimiento en el mundo».
- Este país tiene actualmente 23 plantas nucleares en construcción, que suman más de 21GW de capacidad adicional. Además, China ya aprobó 10 nuevos reactores en 2022 y otras 6 plantas a principios de agosto de 2023.
- China representó dos de los seis reactores terminados a nivel mundial en el 2022, así como cinco de las ocho plantas que iniciaron la construcción, según la World Nuclear Association (WNA).
- Este ascenso meteórico ha hecho que la producción de electricidad con plantas nucleares de China se haya multiplicado por más de cuatro en la última década, de 98 teravatios hora (TWh) en el 2012 a 418 TWh en el 2022.
- China es uno de los pocos países, junto con Rusia (+60TWh), Corea del Sur (+25TWh), los Emiratos Árabes Unidos (+20TWh) y Pakistán (+17TWh) que experimentaron un crecimiento significativo en el período.
La política energética (y económica) de China busca que este país sea un gigante energético mundial con una fuerte posición en todas las fuentes de energía (incluyendo las fuentes renovables y las no renovables).
Lo anterior es parte de su política energética, la cual busca tener una posición dominante en todas las fuentes de energía. China ya es hoy en día una potencia mundial en el desarrollo e instalación de las energías renovables y no renovables dentro y fuera del país.
Como parte de esta política, China tiene actualmente una fuerte posición mundial en las principales fuentes y actividades energéticas:
- Es el productor de energías renovables más grande del mundo y el de más rápido crecimiento durante más de una década, y su liderazgo se ha ampliado con una aceleración de la capacidad de energía solar y eólica en los últimos años.
- Es el principal proveedor mundial de tecnologías de energías renovables y tendrá más del 80% de la capacidad de fabricación solar del mundo de aquí al 2026, según previsiones de la consultora internacional Wood Mackenzie.
- Dos de sus empresas petroleras y de gas natural (Sinopec y PetroChina) ocupan la segunda y la tercera posición en el mundo, después de Saudi Aramco que ocupa el primer lugar. A estas dos empresas chinas le siguen ExxonMobil, Shell, Total Energies, BP y Chevron.
- Además de las dos empresas anteriores, este país tiene tres empresas petroleras y gasíferas adicionales de clase mundial: China National Offshore Oil Corporation (CNOOC Group), China National Petroleum Corporation (CNPC) y Shandong Energy Group.
China no solamente está mejorando continuamente su competitividad energética en todas las fuentes de energía (renovables y no renovables) para fortalecer su desarrollo económico y social, sino que además está desarrollando una fuerte posición mundial en todas las actividades y negocios relacionados con todas las fuentes de energía.
Lo anterior está potenciando su crecimiento económico y social con el desarrollo de las tecnologías y los negocios mundiales de la transición energética y sus beneficios.
3. Conclusiones
La evidencia mostrada en la anterior columna y en esta columna muestra que en los principales países en el mundo existe una tendencia que está potenciando la adopción de la energía nuclear para aumentar significativamente la seguridad y la competitividad energética y reducir las emisiones al ambiente del sector eléctrico y de otros sectores, como las emisiones del sector transportes (con la progresiva electrificación de este sector).
Las autoridades de estos países estiman que el resurgimiento de la generación eléctrica con energía nuclear, como complemento a las energías renovables, coadyuvará fuertemente en la satisfacción de la creciente demanda de electricidad, la competitividad energética, la reducción de la volatilidad de los precios de la energía, la mejora de la calidad del aire y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Las energías intermitentes (como la solar y la eólica) o de alta variabilidad climática no permiten mantener, por sí solas, una alta seguridad de abastecimiento para satisfacer las crecientes necesidades eléctricas, por lo que requieren de un respaldo de energía firme (la cual no tiene intermitencia ni variabilidad climática).
En funciones diferentes al replanteamiento que se le está dando a la energía nuclear actualmente dentro de los sistemas eléctricos de muchos países, el gas natural ha sido otro complemento que se ha estado utilizando en el mundo para dar respaldo energético a las energías renovables que tienen variabilidad climática (como la hidroelectricidad) e intermitencia (como las energía solar y eólica), lo cual potencia el desarrollo de estas importantes fuentes de energía.
Sobre la necesidad de energía firme térmica en un sistema eléctrico con un alto componente de energías renovables, el ICE señaló lo siguiente en su último Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2022-2040 de Julio 2023:
- “En el sistema eléctrico costarricense, con una matriz de generación fundamentalmente renovable, es indispensable disponer de suficiente capacidad y energía de respaldo, que sea capaz de asegurar la continuidad del servicio cuando se reducen las fuentes renovables” (por razones climáticas o intermitencia).
- “Las plantas térmicas valorizan la energía renovable y brindan resiliencia al sistema en escenarios climáticos adversos pero probables. Es de poco valor instalar viento y solar si estas fuentes por sí solas no pueden garantizar la continuidad del servicio”.
- “No es posible desarrollar una matriz eléctrica renovable sin los complementos térmicos adecuados (de energía firme) que aseguren la seguridad y confiabilidad del sistema al menor costo”.
En Costa Rica, el respaldo de energía firme a las fuentes renovables se da con plantas térmicas que utilizan derivados de petróleo caros importados (búnker y diésel), en lugar de utilizar el gas natural, como se hace en todo el mundo, el cual es mucho más barato y genera mucho menos emisiones al ambiente que los derivados de petróleo.
