La energía nuclear, una fuente libre de carbono, aporta el 10 % de la electricidad mundial.
A medida que el mundo avanza hacia la energía limpia, la energía nuclear puede compensar la intermitencia inherente a la energía eólica y solar, pero se necesita innovación.
Un nuevo tipo de reactor, desarrollado en el CERN, podría ayudar a superar las principales barreras asociadas a la energía nuclear.
Nuestro planeta necesita un nuevo sistema energético capaz de proporcionar de forma sostenible un suministro eléctrico fiable e ininterrumpido. La energía nuclear es una de las tecnologías energéticas disponibles hoy en día con menores emisiones de GEI, con una emisión de solo 15 gramos de CO2 equivalente por kWh, considerando el ciclo de vida completo de una central.
Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), entre 1970 y 2013 el uso de fuentes de energía bajas en carbono permitió evitar 163 Gt de emisiones de CO2. La energía nuclear aportó el 41 %, mientras que la solar y la eólica representaron el 6 %. La energía nuclear es una de las fuentes con menores emisiones de GEI en el ciclo de vida combinado de las tecnologías de generación eléctrica, como se muestra en numerosos análisis independientes.
Las centrales nucleares proporcionan actualmente el 10 % de la electricidad mundial, toda ella libre de carbono, lo que representa casi el doble de la contribución combinada de la energía solar y la eólica. Para alcanzar los principales objetivos energéticos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (ODS), el Acuerdo de París ha fijado una ambición específica para la energía nuclear, que consiste en duplicar la capacidad instalada actual para 2050. Para la industria nuclear, el desafío es doble: se trata de sustituir progresivamente las centrales que llegan al final de su vida útil y de añadir nuevas centrales a la flota existente. Sin embargo, es necesaria la innovación.
Desafíos y costes del mix energético
La descarbonización requiere una propuesta realista para sustituir, de aquí a 2050, el 81 % de la energía producida hoy a partir de combustibles fósiles. Elegir la combinación adecuada de cartera energética es una cuestión difícil, y no deben depender de tecnologías que aún no están lo suficientemente maduras para tener un impacto antes de 2050, como la energía de fusión o la captura y almacenamiento de carbono. Las tecnologías bajas en carbono que pueden adoptarse actualmente son la eólica, la solar, la hidroeléctrica y la nuclear. Excluir, limitar o restringir cualquiera de estas tecnologías socava la mitigación de costes y retrasa la reducción de emisiones. Sin embargo, las posibilidades de crecimiento son sumamente limitadas.
Los avances técnicos de la energía solar y eólica no pueden superar su intermitencia, ni las leyes físicas que imponen límites a su eficiencia. Mitigar la intermitencia de la energía eólica y solar mediante sistemas de almacenamiento de energía es poco probable; es previsible que en un futuro próximo solo estén disponibles, a un coste razonable, pequeñas cantidades de almacenamiento eléctrico rentable. Las baterías más prometedoras se basan en metales como el litio, el cobalto y el magnesio, cuya extracción minera requiere mucha energía y cuyas reservas no pueden satisfacer la demanda mundial teórica.
La contribución que la energía nuclear puede aportar a la transición energética reside en su capacidad para seguir y asumir los costes del sistema generados por la intermitencia de las energías renovables. Garantizando un equilibrio permanente entre oferta y demanda, la carga base nuclear puede ofrecer un “seguimiento de carga”, adaptándose rápidamente a las variaciones estacionales, diarias y horarias de la demanda. Estos requisitos cobran cada vez más importancia cuanto mayor sea la penetración de las energías renovables en el mercado.
Los escépticos de la energía nuclear señalan su coste: existen numerosos ejemplos de sobrecostes y retrasos en las centrales nucleares, y es cierto que los costes de la energía eólica y solar no dejan de disminuir. Pero cuando se tienen en cuenta todos los factores y se mide el nivel de penetración en el mercado de una tecnología determinada, un análisis de costes arroja cifras contrapuestas. Las centrales eléctricas no existen de forma aislada; interactúan entre sí y con sus clientes a través de la red y dentro del entorno económico, social y natural que las rodea. Por ello, la evaluación de los costes totales debe incluir no solo los costes de capital, sino también los costes de conexión, ampliación y refuerzo de la red, los costes técnicos y financieros de la intermitencia, el coste de la seguridad del suministro y sus repercusiones, así como los impactos ambientales locales y globales.
Se ha llevado a cabo un análisis en distintos países para cuantificar estos costes en relación con el nivel de penetración de las energías renovables en un mix energético, incluidas la nuclear, la solar y la eólica. La introducción de energías renovables variables hasta el 10 % del suministro eléctrico total aumentará el coste por MWh entre un 5 % y un 50 %, según el país, mientras que satisfacer el 30 % de la demanda podría incrementar los costes entre un 16 % y un 180 %. Las diferencias entre países son más importantes que las diferencias entre tecnologías. A continuación se muestra una comparación entre dos mercados distintos, el del Reino Unido y el de Estados Unidos:
El aumento de los costes eléctricos vinculado a una mayor proporción de energías renovables es el resultado de la combinación de mayores costes de inversión, costes de equilibrio y adecuación, y gastos adicionales de transmisión y distribución. Los costes de equilibrio son los necesarios para garantizar el funcionamiento del sistema minuto a minuto, en términos de demanda y oferta, ante la incertidumbre de ambas. Los costes de adecuación se generan al satisfacer la demanda en todo momento, teniendo en cuenta las fluctuaciones de la demanda y la oferta. Son los costes necesarios para suministrar electricidad a los hospitales en plena pandemia, incluso en días nublados o sin viento.
Hoy en día, en los países donde existen tecnologías gestionables, estos costes son nulos; pero la introducción de energías renovables, al tiempo que se retiran antiguas capacidades gestionables y se añaden nuevas capacidades gestionables que produzcan cuando las renovables variables no estén disponibles, genera costes de adecuación considerables. La integración de cantidades importantes de energías renovables variables es un asunto complejo que afecta a la estructura, la financiación y el modo de funcionamiento de los sistemas eléctricos. En la mayoría de los países de la OCDE, la energía eólica y solar recibe tarifas fijas por cada MWh inyectado en el sistema eléctrico, independientemente de los precios del mercado. Este trato asimétrico aísla a las renovables variables de los efectos que provocan en el precio del mercado. No se trata de restar valor a las energías renovables, sino de subrayar que, en ausencia de una contribución nuclear, la transición energética será más lenta, más costosa y correrá el riesgo de fracasar. Hacer transparentes estos costes del sistema es importante para los inversores, los clientes y los responsables de la toma de decisiones.
El futuro de la energía nuclear
Muchos países se han comprometido a aumentar la proporción de energía nuclear en su mix eléctrico para cumplir los objetivos del Acuerdo de París. Sin embargo, el entorno político y económico, así como la falta de apoyo público, hacen que la perspectiva de alcanzar estos ambiciosos objetivos sea extremadamente difícil. Como se ha detallado anteriormente, el coste de la energía nuclear, una vez incluidos todos los parámetros, no es un obstáculo. Pero los residuos, la seguridad y la proliferación nuclear siguen siendo obstáculos que deben abordarse para permitir el despliegue de esta tecnología.
Hoy en día, algunas empresas proponen un nuevo enfoque tecnológico, basado en un tipo diferente de producción de energía por fisión, a partir del acoplamiento de aceleradores de partículas y reactores subcríticos. Esta tecnología, denominada «sistema impulsado por acelerador», desarrollada pioneramente en el CERN en la década de 1990, pretende reducir la vida útil de los residuos nucleares radiotóxicos existentes y producir energía libre de carbono a un precio asequible de menos de 5 céntimos por kWh. Esta tecnología es más segura, escalable, sostenible y resistente a la proliferación. La innovación clave es el uso de un acelerador de protones para generar una fuente de neutrones de alta intensidad que induce reacciones de fisión en el núcleo. Sin embargo, en cuanto el acelerador se detiene, la reacción de fisión también se detiene. La subcriticidad del núcleo implica una seguridad intrínseca; los accidentes desbocados del tipo Chernóbil son imposibles. Como el sistema propuesto está equipado con una evacuación pasiva del calor, un accidente de fusión del núcleo del tipo Fukushima o Three Mile Island también sería imposible. Los residuos reducidos que produce una planta de este tipo tendrán una vida útil más corta (alrededor de 500 años frente a 300 000 años), porque la reacción utiliza combustible basado en torio en lugar de uranio. El sistema también permite utilizar los residuos nucleares actuales como combustible, lo que reduce la cantidad y el perfil radiactivo del gran inventario actual de residuos. Con combustible de torio, la producción de plutonio es insignificante, lo que elimina el elemento más común en las bombas nucleares. El OIEA afirma que el ciclo de combustible de torio sería “intrínsecamente resistente a la proliferación”.
Conclusión
Esta tecnología nuclear innovadora, pero ya demostrada, podría sostener el despliegue de las energías renovables, proporcionando una carga base estable y segura y permitiendo al planeta alcanzar los objetivos necesarios libres de carbono establecidos por el Acuerdo de París.
