¿Es la energía nuclear el futuro de los combustibles alternativos?
Ante la necesidad cada vez más acuciante de encontrar fuentes de combustible alternativas y sostenibles, la carrera por encontrar las mejores está en marcha. Hay innumerables factores que influyen en la determinación de cuáles podrían convertirse en las mejores opciones a medida que la humanidad avanza hacia el futuro.
La energía total producida, el costo, la seguridad, la sostenibilidad y la capacidad de expandir rápidamente la infraestructura utilizada para producir y distribuir la energía son factores de gran peso. Es demostrable que la energía nuclear cumple con muchos de esos requisitos.
Es casi seguro que el público en general conoce la energía solar y eólica como fuentes de combustible alternativas. Al conducir por distintos estados o países, sin duda podrá contemplar lo que parecen ser extensiones interminables de parques eólicos o solares.
El gas natural se ha utilizado durante mucho tiempo y tiene una rentabilidad decente, pero es otro combustible fósil, un recurso no renovable que puede no ser sostenible en el futuro a largo plazo.
Las plantas de energía y calor geotérmicas utilizadas para aprovechar su producción energética podrían algún día rivalizar con la nuclear. Sin embargo, los problemas actuales incluyen la necesidad de que las plantas geotérmicas estén cerca de las placas tectónicas, la posibilidad de que se produzcan terremotos durante las perforaciones y la necesidad general de buscar fuentes de energía ecológicas.
Sin embargo, ¿sabías que las centrales nucleares produjeron 805 mil millones de kilovatios-hora de electricidad en 2017? Eso es suficiente para abastecer a 73 millones de hogares. Sin emisiones. El hecho es que la energía nuclear ya ha demostrado su utilidad y está mejorando continuamente.
La energía nuclear ya se utiliza como fuente de energía viable
Todos tenemos ciertas ideas que nos vienen a la mente cuando escuchamos la palabra "nuclear". Probablemente no todas sean cosas positivas. Algunas pueden resultar bastante aterradoras o desagradables. Sin embargo, la producción de energía nuclear tiene una enorme capacidad para proporcionar energía más limpia, eficiente y sostenible para nuestro planeta. Ya la hemos estado utilizando durante décadas, ya sea que haya sido el centro de atención o no.
La energía nuclear genera energía a través de la fisión. La fisión es el proceso de división de átomos de uranio para producir energía. El calor liberado por la fisión
Se utiliza para crear vapor que hace girar una turbina para generar electricidad sin los subproductos dañinos emitidos por los combustibles fósiles .
La energía nuclear, a pesar de algunas connotaciones negativas, se ha vuelto extremadamente segura a medida que se ha ido desarrollando. Las necesidades de mantenimiento y recarga de combustible siguen siendo bajas, por lo que sigue siendo eficiente en términos de producción de energía en relación con el dinero invertido. Además, ya proporciona el 50% de la energía libre de emisiones en Estados Unidos.
Los avances tecnológicos permitirán que la energía nuclear cambie sus funciones y fuentes de combustible más pronto que tarde. Esto será un avance enorme, ya que el factor de capacidad de la energía nuclear ya encabeza la lista entre las fuentes de combustible alternativas, por lo que esta prometedora tecnología no hará más que mejorar.
Hay muchas razones por las que la energía nuclear ya se utiliza a tan gran escala y se seguirá invirtiendo en ella para que siga aportando sus contribuciones.
A primera vista, las energías renovables, como la eólica y la solar, pueden parecer la respuesta fácil. La energía nuclear puede parecer aterradora y peligrosa. Sin embargo, si se analizan los números, los hechos y los acontecimientos importantes, la energía nuclear resulta bastante clara.
La energía nuclear tiene el mejor factor de capacidad de todas las fuentes de combustible
El factor de capacidad se define como la relación entre la producción real de energía eléctrica durante un período de tiempo determinado y la producción máxima posible de energía eléctrica durante ese período.
En otras palabras, el factor de capacidad mide la eficiencia de una fuente de energía. Podemos determinar cuánta energía debería producir cualquier fuente de combustible cuando funciona a su máximo rendimiento en condiciones ideales.
Por lo tanto, al medir la producción real de esa fuente de energía, podemos determinar su eficiencia en términos de su factor de capacidad. Mide la frecuencia con la que esa fuente de combustible rinde al máximo de su potencial.
Como lo muestra el gráfico anterior de la Administración de Información Energética de Estados Unidos, con datos tomados durante un período de dos años, la energía nuclear superó a todas las demás fuentes de combustible por un amplio margen.
Hay momentos a lo largo de cada año en que la energía nuclear alcanza un factor de capacidad cercano al 100%, lo que significa que se pierde muy poca producción de energía y las plantas nucleares funcionan muy cerca de su potencial máximo.
La energía nuclear rara vez bajó del 80% de su factor de capacidad, mientras que ninguna otra fuente de combustible alcanzó jamás ese factor. La energía geotérmica, como se indicó anteriormente, fue la que más se acercó en términos de factor de capacidad y ambas superaron a todas las demás fuentes de combustible por lejos.
Si bien la energía solar y la eólica son 100% renovables, además de no generar prácticamente emisiones y tener un costo de operación muy bajo, su capacidad de producción sigue siendo baja debido a la dependencia de factores ambientales y del clima. Si no brilla el sol o no sopla el viento, son prácticamente inútiles.
Incluso en años mucho más recientes, la clasificación del factor de capacidad se ha mantenido sin cambios, a medida que la tecnología nuclear continúa mejorando.
La energía nuclear sigue superando a todas las demás. La geotérmica es la que más se acerca, pero aún así sigue estando por detrás con una reducción de casi el 20% en el factor de capacidad.
El gráfico anterior muestra que la energía solar produce energía a su máxima capacidad potencial durante solo un cuarto del día. Esto tiene mucho sentido, teniendo en cuenta que el sol desaparece la mitad del día y que las horas en las que el sol sale o se pone tampoco permiten que los paneles solares funcionen a su máxima capacidad.
La energía nuclear tiene una huella pequeña y una producción energética enorme
El espacio que ocupa un reactor nuclear es relativamente pequeño en comparación con el espacio operativo que necesitan otras fuentes de combustible alternativas. Ya se ha trabajado mucho para reducir aún más el tamaño de los reactores.
Según el Instituto de Energía Nuclear (NEI), una única instalación nuclear de 1.000 megavatios en Estados Unidos necesita poco más de 2,5 km² para funcionar. Esto incluye la propia instalación y el terreno circundante para garantizar la seguridad.
El NEI también señala que los parques eólicos requerirían 360 veces más superficie de tierra para funcionar, lo que equivale a 430 turbinas eólicas. Además, una planta solar fotovoltaica requiere 75 veces más espacio, es decir, más de 3 millones de paneles solares.
Las emisiones y subproductos de la energía nuclear son prácticamente nulos
La pequeña superficie ocupada por las centrales nucleares es sólo una de las dimensiones de su ventajosa capacidad de producción. El Instituto Nacional de Energía Atómica también ha medido la cantidad de gases de efecto invernadero que han evitado entrar en la atmósfera terrestre gracias a la energía nuclear.
Como las centrales nucleares solo producen vapor como subproducto, no se producen dióxido de carbono ni otras emisiones nocivas. Entre 1995 y 2016, solo Estados Unidos evitó la emisión de 14.000 millones de toneladas métricas de dióxido de carbono gracias al uso de centrales nucleares.
Eso equivale a retirar 3.000 millones de automóviles de las carreteras en un lapso de tan solo dos décadas. Esas cifras son difíciles de calcular, teniendo en cuenta que se estima que hoy en día solo hay 287 millones de automóviles en circulación en Estados Unidos.
Además de mantener miles de toneladas de contaminantes atmosféricos nocivos fuera de nuestra atmósfera, los residuos físicos de la energía nuclear también son mínimos.
"La guía definitiva sobre la energía nuclear" de Energy.gov afirma que todo el combustible nuclear usado producido por Estados Unidos durante los últimos 60 años podría caber en un campo de fútbol a una profundidad de menos de 10 yardas.
Son muchos los beneficios innegables de la energía nuclear. Sin duda, uno de los principales es ayudar a la humanidad a liberarse de su dependencia de los combustibles fósiles y de las repercusiones nocivas que ello conlleva.
Las centrales nucleares son fiables y mejoran constantemente
Pensar en las centrales nucleares puede llevarnos a pensar que necesitan trabajo constante y mucha mano de obra para mantenerlas seguras. Si bien la seguridad se toma muy en serio y nunca se descuidan las centrales, en realidad requieren menos mantenimiento que muchas otras opciones.
Las centrales nucleares están diseñadas para funcionar durante períodos mucho más largos antes de necesitar recarga de combustible. Normalmente, las centrales pueden funcionar durante un año y medio o dos años con una carga de combustible antes de tener que recargarlas. Cabe señalar que el proceso de recarga suele tardar unos 30 días, debido a la naturaleza de la fuente de combustible y a las medidas de seguridad. Puede realizarse en tan solo 16 días.
Mientras el reactor está totalmente apagado, no produce energía. Sin embargo, normalmente hay combinaciones de fuentes de energía que pueden ayudar a mantener la producción de energía durante un apagado.
De hecho, las fuentes de energía como la eólica y la solar suelen combinarse con una fuente de energía de gran capacidad, como la energía nuclear. Recuerde que suelen funcionar con factores de capacidad más bajos, como el 25 %, ya que están limitadas por la falta de combustibles como el viento y el sol de forma regular.
Las centrales nucleares también se están mejorando constantemente. Se dice que en la próxima década se construirán pequeños reactores modulares (SMR, por sus siglas en inglés).
Estas opciones de centrales nucleares más pequeñas son flexibles en cuanto a ubicación, tamaño y número. Se pueden instalar en lugares donde actualmente no se pueden construir reactores grandes. A medida que aumentan las demandas de energía, se pueden agregar más.
No solo cambiarán los reactores en el exterior, sino que se prevé que para 2030 se comiencen a trabajar en su funcionamiento interno. Los núcleos de los reactores con diferentes sistemas de refrigeración están diseñados para utilizar menos combustible y producir menos residuos, y potencialmente resolver problemas que actualmente utilizan combustibles fósiles para hacerlo.
La mayor evolución que se vislumbra en el horizonte de la energía nuclear es la transición del uso de la fisión nuclear al uso de la fusión nuclear. La fusión es, en esencia, el proceso opuesto: comprimir núcleos atómicos ligeros bajo una presión intensa para capturar la energía liberada en el proceso.
La mayor ventaja es la potencial fuente de combustible y el hecho de que se puede prescindir del uranio radiactivo. El deuterio, un isótopo del hidrógeno, se puede extraer del agua de mar de forma económica. La cantidad de deuterio presente en un litro de agua de mar puede producir, en teoría, tanta energía como 300 litros de petróleo.
Hay suficiente deuterio en nuestros océanos para satisfacer las demandas energéticas humanas durante millones de años.