En el thriller político Ocupado, Noruega declara el cese del petróleo y el gas a favor de la energía nuclear alimentada con torio, alarmando a países desde la Unión Europea (UE) hasta Rusia. Esto no es tan descabellado: la energía nuclear podría ayudar a reducir las emisiones en el centro de datos y más allá, según Daniel Bizo, director de investigación del Uptime Institute.
“La energía nuclear ofrece generación gestionable baja en carbono, que puede complementar la energía renovable en el desplazamiento de los combustibles fósiles, además de proporcionar estabilidad a medida que crece la proporción de generación intermitente como la eólica o la solar”, le dice a Computer Weekly.
“El telón de fondo de esto es que no estamos encaminados con las reducciones globales de emisiones de gases de efecto invernadero para cumplir con los objetivos de 2030, lo que hace probable que los objetivos a más largo plazo para 2050 también se pierdan por un amplio margen”.
Bizo señala que el uso creciente de energías renovables está provocando una oferta y una demanda desiguales, especialmente a medida que crece la demanda total. Otro factor es la creciente electrificación de las industrias y el transporte, que también es importante para reducir las emisiones.
Mientras tanto, la intensidad de carbono de la generación de energía en Francia, donde la energía nuclear representa el 66 % de su combinación energética (frente al 16 % en el Reino Unido), está muy por debajo de otras importantes economías desarrolladas. Las únicas redes con mejor rendimiento se encuentran donde dominan la energía hidroeléctrica y geotérmica, como Noruega e Islandia. Incluso Suecia, con una gran cantidad de energía hidroeléctrica, utiliza energía nuclear para una capacidad de carga base estable.
“En el momento en que las compras de electricidad ingresan en los informes de sostenibilidad corporativa, comienza a importar. Y como grandes compradores de energía, los operadores de centros de datos envían señales al mercado de energía ya los reguladores a través de sus compras”, señala Bizo.
Sin el apoyo de los consumidores de energía, la valoración de las iniciativas nucleares puede verse afectada, o incluso acelerar el cierre de las plantas nucleares en lugar de la extensión de sus licencias, dice.
El cierre de las plantas existentes obstaculiza el desarrollo sostenible, sobre todo porque la construcción de nuevas infraestructuras de todo tipo es altamente intensiva en carbono. Un peligro es que los operadores de centros de datos busquen energías renovables a expensas de la nuclear, incluso cuando la energía nuclear ya está presente en la combinación energética, a veces como una respuesta a la opinión pública, agrega.
Convirtiendo los residuos en energía
Max Schulze, fundador de la Alianza de Infraestructura Digital Sostenible (SDIA), sugiere que los centros de datos deberían ser los primeros clientes y partidarios, y describir lo que están dispuestos a pagar por los reactores modulares más pequeños (SMR), definidos como el suministro de 60-300MW cada uno, que pueden funcionar como generación in situ.
“Un compromiso de toda la industria con la energía nuclear, así como un compromiso de pagar X dólares por megavatio hora (MWh)podría acelerar la comercialización de SMR y otras tecnologías y establecer una condición límite clara en torno al precio”, sugiere Schulze.
“Lo que es más importante, los reactores más pequeños son mejores, son menos riesgosos. Luego, los reactores de próxima generación pueden quemar desechos nucleares viejos de reactores anteriores. Entonces, si nos enfocamos en esos aspectos, la energía nuclear puede ser un paso adelante”.
Un consorcio liderado por Rolls-Royce está desarrollando SMR, cada uno del tamaño de dos campos de fútbol de 105×68 m. Estos pueden pedirse fuera de una línea de producción e instalarse como cualquier otra pieza del kit. Rolls-Royce dice que cada uno podría suministrar 220MW-440MW, equivalente a alrededor de 150 turbinas eólicas en tierra, por un precio por megavatio similar al de un reactor a gran escala.
“Los reactores más pequeños son mejores… menos riesgosos. Los reactores de próxima generación pueden quemar desechos nucleares viejos de reactores anteriores. Si nos centramos en esos aspectos, la nuclear puede ser un paso adelante”
Max Schulze, SDIA
La startup estadounidense Oklo está desarrollando un microrreactor nuclear de 1,5 MW con el objetivo de procesar el combustible nuclear gastado de uranio poco enriquecido (HALEU) de alto ensayo del Laboratorio Nacional de Idaho (INL) para 2024. Según se informa, otras empresas también están desarrollando reactores <10MW.
El físico nuclear Stefano Buono, director ejecutivo del desarrollador de tecnología nuclear Newcleo, dice que incluso las tecnologías de fisión existentes se están volviendo más seguras y sostenibles, a través del desarrollo de nuevas formas de procesar el combustible gastado. En lugar de enterrar el plutonio y otros productos de desecho, Newcleo está trabajando en formas de utilizar los desechos nucleares como combustible en los reactores modernos de cuarta generación.
Los reactores de cuarta generación como el de Newcleo han sido reconocidos por la UE como fuentes de generación de energía sostenible. Cuando el torio se utiliza como combustible para la fisión, por ejemplo, los desechos se pueden reprocesar y son más limpios.
Buono dice que los reactores de Newcleo, enfriados con plomo líquido, no solo pueden usar todo el uranio extraído para la industria nuclear “antigua”, sino que también pueden hacerse más pequeños ya un costo menor.
“Reduciremos drásticamente el impacto ambiental también en el lado del abastecimiento de combustible. Nuestra tecnología inducirá una reducción muy significativa tanto en el volumen como en la vida útil de los desechos existentes al transformarlos en energía”, dice Buono.
mezclándolo
Si bien la energía eólica, undimotriz, geo y solar son excelentes para la combinación de energía, su capacidad de generación de energía es intermitente. Uno de los puntos fuertes de la energía nuclear es que puede proporcionar energía de carga base cuando el viento no sopla y el sol no brilla. La energía nuclear funciona junto con estas otras fuentes de energía renovable como parte de una combinación energética diversificada, dice Buono.
Buono y Schulze están de acuerdo en que la energía de fusión nuclear, por otro lado, está a décadas de comercialización. Sin embargo, se están logrando avances con considerables ventajas en el tren.
En febrero, los científicos e ingenieros de EUROfusion en la instalación Joint European Torus (JET), actualmente en el Centro Culham para Energía de Fusión del Reino Unido en Oxfordshire, anunciaron la generación de 59 MJ (megajulios) de energía de fusión sostenida.
Durante el experimento, JET promedió una potencia de fusión de alrededor de 11 MW (o MJ) por segundo, lo que sugiere un potencial futuro para un suministro de energía seguro, eficiente y bajo en carbono.
Tony Donné, profesor, director ejecutivo y director de programas de EUROfusion, dice que el combustible JET utilizado para la fusión es deuterio (2H) y tritio (3H) – ambas formas de hidrógeno. “El tritio es un protón con dos neutrones. Es un mejor emisor y la vida media es muy corta, solo unos 12,5 años”, dice.
Eso se compara con la lenta descomposición radiactiva del uranio que alimenta los reactores de fisión convencionales. De los diversos isótopos utilizados, el uranio-238 tiene una vida media de 4500 millones de años y el uranio-235 una vida media de 704 millones de años.
“En nuestra reacción de fusión, el producto es helio y un neutrón. El helio no es tóxico ni reactivo, y el neutrón tampoco es radiactivo. Pero tiene mucha energía, que se convierte en calor”, explica Donné.
Solo se necesita una pequeña cantidad de combustible, proveniente de la fisión, para impulsar la reacción de fusión, calentado a plasma, típicamente a 150 000 000 ºC en una cámara de vacío. Si sucede algo, como una ruptura del reactor, entra aire frío del exterior y la reacción se detiene. No hay equivalente a la situación de fusión nuclear que se ve en los reactores de fisión, dice Donné.
“Conviertes la masa en energía, pero necesitas mucho menos. Por ejemplo, cuando producimos esos 59 MJ de energía de fusión, solo necesitábamos 170 microgramos. [μg] de combustible.”
Con carbón o gas, necesitarías cuatro kilogramos de carbón o un kilogramo de gas natural. El mayor problema, dice Donné, es que el neutrón emitido debe ser absorbido por una barrera que luego se vuelve radiactiva, lo que significa que necesitan materiales que “pierdan” radiactividad rápidamente. Actualmente, el proyecto está trabajando con aleaciones de acero y vanadio que se vuelven casi no radiactivas en 50-100 años.
“Alrededor de 100 años después de detener un reactor o después de cambiar las mantas, puede usar esos materiales nuevamente”, dice. “Siempre hay que tener cuidado: con radiactivos 3H, no debes inhalarlo. Dicho esto, si está en el aire, después de solo 100 m está muy diluido”.
Tampoco radiactiva 3El H se acumula en los órganos humanos, como lo hace el cesio o el radón; la vida media biológica es de 10 días. Los problemas de seguridad son órdenes de magnitud menores que en la fisión, dice.
Ecuación de carbono compleja
Donné dice que, debido a que es probable que falten más de 10 años para la energía de fusión comercial, se necesita una combinación energética diversa que incluya las instalaciones nucleares actuales, especialmente porque los costos totales de los desarrollos de energías renovables, incluido el carbono incorporado, pueden ser más altos de lo que se pensaba.
Alemania alguna vez tuvo una combinación que incluía un 30 % de energía nuclear, pero la eliminación la ha hecho depender nuevamente del carbón, incluso con un 40 % del suministro proveniente de energías renovables como la eólica y la solar. Esto significa que las emisiones totales de la generación de electricidad no han disminuido.
“Alemania tiene días en los que hay demasiado viento, creando demasiada energía, y paga a los países vecinos para que tomen la energía. Entonces, en las emisiones, no vimos ningún cambio en toda esta transición”.
Bizo de Uptime agrega que las estimaciones de la huella de carbono de la energía nuclear varían ampliamente, sobre todo debido a las largas y complejas cadenas de suministro y las capas de suposiciones realizadas. Incluso a 100 g/kWh, la energía nuclear tiene emisiones mucho más bajas que el gas natural y el carbón, que emiten 490 g y 820 g de CO2 equivalente/kWh respectivamente.
“La energía nuclear, una vez operativa, es efectivamente cero en emisiones netas. Los centros de datos podrían instalar o operar sus propias fuentes de energía mininuclear o renovable cerca de los centros de población. Esto permitirá capacidades probadas de energía neta cero y suministros de energía seguros en un mundo incierto”.
Simon Tucker, Consultoría de Infosys
“El Panel Intergubernamental de Cambio Climático de la ONU [IPCC] tomó el valor medio de un conjunto de estudios, poniendo el ciclo de vida total CO2-huella equivalente de la nuclear a 12 g/kWh”, dice. “Independientemente, cambiar estos números realmente no afecta ninguna conclusión sobre el papel de la energía nuclear”.
Para la generación de energía existente, la energía nuclear tiene un precio competitivo en el centro de datos, mientras que las nuevas construcciones que utilizan diseños de reactores establecidos actualmente probablemente sean más caras.
“Finlandia ahora tiene depósitos de almacenamiento de desechos nucleares sellados en un lecho rocoso estable, con capacidad para almacenar 6500 toneladas de uranio gastado de los reactores finlandeses, suficiente para almacenar todo el combustible gastado existente y todo el combustible futuro hasta 2100”.
“El desarrollo de reactores de próxima generación, en gran medida con fondos insuficientes, tiene el potencial de reducir aún más este problema al no producir combustible gastado altamente radiactivo”.
Dicho esto, las energías renovables tienen una “prima creciente” a medida que aumenta la demanda. Además, no hay almacenamiento de energía a largo plazo a escala de la red, no hay planes viables para más interconexiones de alta capacidad para equilibrar la carga en vastas regiones, y no hay una infraestructura de generación y distribución de hidrógeno ampliada que pueda usar la capacidad de energía renovable intermitente para almacenar energía. señala Bizo.
Simon Tucker, socio gerente y jefe de energía, servicios públicos, recursos y servicios para Europa, Medio Oriente y África en Infosys Consulting, señala que los requisitos normativos presionan a los centros de datos, la nube y las grandes empresas para que demuestren sus credenciales ecológicas.
“La energía nuclear, una vez operativa, es efectivamente cero emisiones netas”, dice. “Los centros de datos podrían establecer o ejecutar sus propias fuentes de energía mininuclear o renovable cerca de los centros de población. Esto permitirá capacidades probadas de energía neta cero y suministros de energía seguros en un mundo incierto”.
Sin embargo, los sitios masivos para plantas de energía pueden tardar 15 años en construirse, por lo que los operadores de centros de datos no pueden sentarse y esperar. Un cambio a cero neto significa que todas las opciones deben considerarse y aplicarse siempre que sea posible, señala Tucker.
