” A la luz de los nuevos desarrollos en la tecnología de almacenamiento de baterías, ¿hay todavía un mercado para la energía de fisión como fuente de energía libre de carbono?”
En resumen, en lugares como Texas que tienen energías renovables decentes como la eólica y la solar, la nueva fisión nuclear será más costosa porque el almacenamiento de baterías está bajando de precio y las energías renovables ya son lo suficientemente baratas . Eso no se aplica necesariamente a la vieja energía nuclear que ya ha sido pagada y que no requiere costosas reformas o actualizaciones para continuar operando de manera segura. La nueva energía de fisión nuclear puede ser útil y económica en lugares donde los recursos renovables disponibles son pobres.
Además, para obtener una penetración del 100% de las energías renovables, no solo necesita un almacenamiento de batería barato para cubrir las brechas en la generación renovable de unas pocas horas, sino también un almacenamiento estacional barato , medido en unas pocas semanas. Eso podría ser hidroeléctrico si una región tiene la geografía (por ejemplo, alrededor de Noruega). En la mayoría de los lugares, se producirá gas sintético (hidrógeno o metano) utilizando energía renovable excedente y se almacenará en grandes cavernas subterráneas para su posterior generación con celdas de combustible. Esto es solo un 30-45% de eficiencia, y no se requiere hasta 2030-40 en la mayoría de los lugares.
Ahora para algunos de los detalles.
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Es probable que se produzca una nueva fisión nuclear a 8–10 centavos de dólar / kWh , dado que se deben cumplir las normas de seguridad de EE. UU. O Europa. Como ejemplo, se espera que los pequeños reactores modulares NuScale proporcionen electricidad a alrededor de 9 centavos / kWh. El costoso proyecto Hinkley Point C del Reino Unido es de 9.25 peniques / kWh del Reino Unido o 12–13 centavos de dólar estadounidense / kWh, pero podría haber sido considerablemente más barato si se hubiera utilizado una deuda gubernamental y un financiamiento de riesgo más baratos en lugar del costoso financiamiento privado al 9% anual.
Las estimaciones a continuación para el costo de 2050 y el desglose de las energías renovables provienen del estudio global publicado este mes por LUT (Universidad o Tecnología de Lappeenrata) y EWG (Energy Watch Group) y de mi propio estudio Electricity in Texas cuyos hallazgos fueron ampliamente comparables.
El estudio global muestra que en el período de 2030-50 se espera que los sistemas renovables , incluido todo el almacenamiento requerido, cuesten un promedio de 5.2 centavos de dólar / kWh en comparación con un costo promedio actual de 7 centavos de dólar / kWh . El desglose variará según la ubicación, pero la mayoría puede estar en los rangos a continuación. La cifra entre paréntesis es de la figura ES3 del estudio LUT / EWG.
- 40–65% (58%) generación de energías renovables
- 25–50% (35%) batería a corto plazo más almacenamiento estacional de gas renovable
- Reducción del 2–5% (4%) (excedente que no puede utilizarse económicamente)
- 3–15% (3%) actualizaciones de línea de transmisión para transmisión de energías renovables
Para obtener una generación renovable satisfactoria, generalmente necesita dos fuentes complementarias o al menos independientes. Por ejemplo, el viento de Texas es mejor por la noche cuando la energía solar de Texas no está disponible. El viento de dos fuentes separadas por 1000 km puede cumplir este requisito. Otras posibilidades incluyen energía mareomotriz y geotérmica.
Debido a que los recursos renovables a menudo son mejores a cierta distancia de los centros de población, una red totalmente renovable necesitará líneas de transmisión adicionales además de las que podría necesitar una solución de fisión nuclear. Sin embargo, los reactores de fisión nuclear deben colocarse cerca de grandes cuerpos de agua con fines de enfriamiento, como grandes ríos, lagos u océanos.
La conversión de la mayoría del transporte terrestre y algo de espacio y calefacción de agua a electricidad en el futuro creará una demanda adicional que se puede programar de manera flexible para los momentos del día en que abunda la generación renovable, lo que ayuda a reducir los requisitos de almacenamiento de la batería.
El almacenamiento de la batería más barata fue de alrededor de $ 190 / kWh hace 12 meses, pero se espera que los costos caigan por debajo de $ 100 / kWh en unos pocos años. Tenga en cuenta que las celdas de batería individuales son más baratas que el precio por kWh de los paquetes completos que se proporcionan aquí.
La energía nuclear también se beneficia del almacenamiento barato de la batería porque permite que los reactores funcionen eficientemente a pleno rendimiento la mayor parte del tiempo en lugar de modular la salida cuando la demanda cae.
El almacenamiento de la batería es 80-90% eficiente, pero relativamente caro (incluso a $ 100 / kWh). Lo usaría para llenar las brechas diarias entre la generación renovable y la demanda de unas pocas horas de carga promedio. El objetivo sería que las energías renovables más las baterías satisfagan el 94-98% de la demanda.
La brecha restante del 2-6% para una red renovable se satisfaría con el hidrógeno sintético más probable, o posiblemente con el metano sintético. Producir y usar esto para la generación es mucho menos eficiente (30–45%) pero el almacenamiento a granel sería muy barato ya que se pueden usar pozos de petróleo o gas agotados o cavernas de sal subterráneas. La electrólisis del agua o una mezcla de agua / dióxido de carbono utilizaría la generación renovable excedente. El hidrógeno o el metano producido se almacenarían y utilizarían en celdas de combustible durante las pausas estacionales en la generación de energías renovables. Este proceso ineficiente no agrega mucho al costo total de la electricidad porque solo se usa con poca frecuencia. Curiosamente, la densidad de energía del hidrógeno o metano comprimido a 200 atmósferas para almacenamiento es comparable a la de las baterías de iones de litio.
Por lo tanto, parece cada vez más probable que las redes 100% renovables ganen sobre todo las redes nucleares únicamente por los costos. Los costos de las energías renovables y la batería han estado cayendo como una piedra en los últimos años. Ahora son lo suficientemente bajos como para competir en la mayoría de los lugares y la única apuesta segura es que continuarán reduciéndose a medida que pase el tiempo.