Energía
NuScale (SMR) Spotlight: Reactores Nucleares Estandarizados y Construidos en Serie
De Reactores Grandes a Pequeños Modulares
Las centrales nucleares tienden a ser proyectos masivos. La producción es en gigavatios, las inversiones se requieren en decenas de miles de millones, y los tiempos de construcción son de años, si no de décadas. Esto causa algunos problemas:
- Es difícil encontrar dinero de la financiación gubernamental debido al gran retraso entre el inicio del proyecto y la fecha de la primera producción de energía.
- No es una buena opción para países pequeños o áreas remotas, y requiere en cierta medida que toda la red de energía se adapte a la central nuclear.
- Cuando algo sale mal, en lugar de un incidente localizado, puede convertirse en un desastre de alcance continental.
- Cada proyecto masivo es un diseño experimental personalizado, lo que bloquea a la industria para desarrollar algún tipo de estandarización en su proceso de producción.
En general, podría decirse que el enfoque tradicional de la energía nuclear sufre de 2 debilidades: costos demasiado altos y riesgos demasiado altos.
Algunos de estos problemas podrían resolverse con 4th generación de centrales nucleares, que utilizan diseños nuevos y más seguros. Pero otro enfoque llamado SMR (Reactores Modulares Pequeños) está explorando una nueva forma de dividir átomos para generar energía y resolver ambos problemas al mismo tiempo.
Fuente: IAEA
La demanda de más energía nuclear ahora está explotando, impulsada por una mezcla de centros de datos de inteligencia artificial que consumen mucha energía y la realización de que la producción intermitente renovable es un problema hasta que escalamos suficientemente los sistemas de baterías, lo que podría tardar décadas.
Por Qué Utilizar SMR
La idea central de los SMR es que, en lugar de gigantescos proyectos personalizados, los reactores nucleares deberían construirse de la misma manera que los aviones y los barcos:
- Un modelo estandarizado permite la reutilización del mismo diseño innumerables veces, distribuyendo los costos de I+D.
- Esto también significa la intercambiabilidad de piezas de repuesto y menos costos de capacitación con el tiempo.
- Fabricados y ensamblados en serie, en una fábrica dedicada, lo que permite que se acumule la experiencia y la economía de escala.
- Transportados a los sitios donde se necesitan desde la fábrica.
En teoría, esto debería proporcionar economías de escala radicales, ya que cada reactor adicional producido reutiliza el trabajo especializado, la maquinaria, la configuración estándar, etc. previos. Por ejemplo, un reactor SMR debería tardar alrededor de tres años en construirse, en lugar de los 5-10 años habituales (a veces 15-20 años en los peores casos, como la planta de Vogtle en Georgia).
Otro factor es que los reactores más pequeños simplemente producen menos energía por unidad. Esto significa que las reacciones en cadena descontroladas que llevan a catástrofes como Chernóbil son inherentemente menos probables.
Cuando se combina con la mejora de la tecnología nuclear de 4ª generación, esto puede hacer que los SMR sean varios órdenes de magnitud más seguros que los diseños antiguos.
Por último, debido a que los SMR están compuestos por varias subunidades, permite una gran flexibilidad en la producción de energía final, sin tener que realizar un rediseño completo cada vez.
La menor producción también abre nuevas aplicaciones, como la producción de energía en el sitio para sitios industriales o bases militares, lo que podría ayudar a descarbonizar operaciones que son casi imposibles de alimentar con energías renovables solas.
“Con los SMR, hemos abierto todo un espectro de clientes.”
Como bonus final, el tamaño más pequeño de los SMR permite que se instalen en el sitio de “normales” centrales de energía de combustibles fósiles, como centrales de carbón desmanteladas, lo que les permite reutilizar la infraestructura de la red existente, así como reducir la demanda de tierra para el proyecto. Al menos, siempre y cuando se obtenga la aprobación de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) para la zona de planificación de emergencia de la central nuclear, como lo hizo la empresa NuScale después de un proceso de aprobación de 7 años.
Fuente: NuScale
NuScale
(SMR )
Posición Competitiva de NuScale
NuScale es uno de los principales contendientes en la carrera para producir en masa SMR en países occidentales, con solo empresas estatales rusas y chinas por delante.
Destacablemente, NuScale es la única tecnología SMR certificada por la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC).
Fundada en 2007, la empresa apostó muy temprano por los SMR, en un momento en que la energía nuclear en general parecía estar en una trayectoria de declive permanente, especialmente después del incidente de Fukushima en 2011. Hasta ahora, ha invertido $2 mil millones en su tecnología y proceso de producción.
Con 6 reactores actualmente en producción, la empresa se dirige hacia su primera entrega comercial, que se espera lograr alrededor de 2030.
Un Diseño Modular, pero Conocido
Los reactores VOYGR de NuScale pueden transportarse desde la fábrica a los sitios de las centrales de energía en la parte trasera de un camión muy grande. Cada uno produce 77 MWe (megavatios equivalentes) o capacidad eléctrica, con hasta 12 módulos posibles por planta (924 MWe)
Fuente: NuScale
Estos reactores se espera que tengan una vida útil de 60+ años.
La tecnología detrás de ello es el reactor nuclear de agua ligera probado y verificado. Aunque puede ser menos innovador que otros diseños que utilizan torio, sales fundidas, reactores rápidos, o centrales de energía flotantes, esto ha ayudado a asegurar la aprobación de los reguladores y a desviar los riesgos del proceso de desarrollo.
También aprovecha la cadena de suministro de energía nuclear existente, desde sensores hasta ensamblajes de combustible de uranio, grúas de reactores y sistemas de control.
Fuente: NuScale
Estos SMR también son “seguros para alejarse”, lo que significa que permanecen seguros incluso sin intervención humana, enfriándose naturalmente si no se mantienen.
Esto incluye otra característica: un período de “copeo” ilimitado, definido como el tiempo entre operaciones normales y daños irreversibles al reactor en caso de apagado no programado. La mayoría de los otros reactores nucleares de agua ligera (LWR) tienen un período de copeo de unos pocos días, lo que los hace inherentemente menos seguros en caso de catástrofe.
Los reactores de NuScale también pueden reiniciarse sin una red de energía activa, una limitación común de la mayoría de los otros diseños de reactores.
Fuente: NuScale
Aplicaciones
Red de Energía
La aplicación principal obvia de las centrales nucleares es producir electricidad para la red de energía. A medida que crecen los esfuerzos para descarbonizar nuestra mezcla de energía, también crece la necesidad de más electricidad. Esto se debe a que mucha del consumo de energía actual no está aún electrificado, como el transporte (coches de gas) o la calefacción (hornos de aceite o gas).
Como los SMR de NuScale pueden implementarse en el sitio de centrales de energía de carbón desmanteladas, requieren muy poca inversión en infraestructura de red adicional para reemplazar plantas de combustibles fósiles.
Inteligencia Artificial
La demanda de energía de los centros de datos se espera que aumente de 3-4% del consumo total de electricidad en 2023 a 11-12% en 2030. Esto es equivalente al consumo actual de electricidad de 1/3 de los hogares de EE. UU.
Un problema adicional es que, considerando los miles de millones de dólares de capital invertidos en estos centros de datos, las operaciones continuas son una necesidad. Como estamos hablando de un consumo a escala de gigavatios, depender de fuentes de energía renovable inestables y variables puede ser una proposición arriesgada.
Es por eso que todas las grandes empresas de tecnología ahora están tratando de imitar a Microsoft con su acuerdo para reabrir una central nuclear completa y bloquear toda su producción para sus centros de datos de inteligencia artificial, y asegurar con anticipación energía nuclear estable para sí mismos.
Aplicaciones Industriales
Muchos procesos industriales requieren temperaturas muy altas, a menudo en forma de vapor ultra-caliente. Esto puede incluir, por ejemplo, la producción de papel, amoníaco (un fertilizante y componente clave de explosivos), acero, plásticos o incluso desalinización de agua de mar (un reactor de 77 MW puede proporcionar la energía para 77 millones de galones/290 millones de litros de agua por día).
Fuente: NuScale
Actualmente, este tipo de proceso, especialmente aquellos que requieren las temperaturas más altas, está impulsado en su inmensa mayoría por combustibles fósiles, especialmente gas natural.
En teoría, esto puede reemplazarse ventajosamente por centrales nucleares, especialmente ya que la generación de electricidad ya es el resultado de la producción de vapor supercrítico ultra-caliente por el núcleo del reactor.
Sin embargo, el diseño tradicional de las centrales nucleares tenía una producción que era demasiado grande para integrarse fácilmente con una operación industrial normal como un molino de acero. Las limitaciones regulatorias y de espacio, así como la falta de diseños modulares estándar, fueron un problema también.
Los SMR pueden aliviar todas estas objeciones al mismo tiempo, con una menor producción por unidad, una carga regulatoria más baja y diseños más flexibles. Los reactores de NuScale se espera que puedan producir 500,000 libras de vapor por hora, a 1,500 psia y 500°C.
Hidrógeno
Como el hidrógeno se considera una alternativa a los combustibles fósiles, la forma de producir la energía para la generación de hidrógeno todavía se discute. Por un lado, las energías renovables podrían ser más baratas por kilovatio, pero la intermitencia significa que la planta de generación de hidrógeno costosa podría estar inactiva durante períodos demasiado largos.
El reactor de NuScale podría producir 50 toneladas métricas de hidrógeno por día, o el consumo de 38,000 coches con celdas de combustible.
Modelo de Negocio de NuScale
Incluso cuando son pequeños y modulares, los proyectos de centrales nucleares son una inversión importante, con años de gastos antes de comenzar a generar ingresos por la energía generada, lo que hace que su financiación sea una tarea casi tan crucial como la ingeniería y la ciencia en sí.
NuScale ha entrado en una asociación con la plataforma de inversión privada ENTRA-1 y la firma de gestión de activos privados Habboush Group para responder a este problema. Ambas firmas de inversión se especializan en financiación y operación de energía e infraestructura.
Esto ofrece opciones flexibles a las empresas que buscan implementar tecnología SMR: pueden comprar simplemente la energía producida, operar la planta o poseer y operar la planta, dependiendo de sus preferencias.
Por ejemplo, una empresa de servicios públicos con experiencia en energía nuclear probablemente querrá poseer y operar la planta directamente. Sin embargo, una planta química probablemente preferirá firmar un acuerdo de compra a largo plazo para el vapor de alta temperatura producido.
Proyectos en Curso
A medida que los obstáculos tecnológicos y regulatorios se dejan atrás, NuScale ahora está creciendo activamente su cartera de pedidos. Esto incluye hasta ahora proyectos en tres continentes, por ejemplo:
Norteamérica
- Standard Power en Ohio y Pensilvania, para casi “dos gigavatios de energía limpia y confiable”.
- La Estación de Energía Marina Prodigy en Quebec ha desplegado 1-12 reactores para la producción de combustibles limpios como hidrógeno y amoníaco a escala comercial.
Europa
- RoPower Nuclear: Un proyecto en Rumania con Nuclearelectrica (el operador nacional de centrales nucleares) para desplegar 6 reactores VOYGR para 462 MWe de generación de electricidad libre de carbono.
- KGHM Polska Miedź en Polonia, para desplegar reactores VOYGR como una solución de reutilización de carbón para centrales de energía existentes, con despliegue tan pronto como 2029.
- Getka & UNIMOT en Polonia, también para reemplazar centrales de energía de carbón.
- Energoatom en Ucrania, con el objetivo de desplegar VOYGR tan pronto como termine la guerra para reconstruir la red de energía del país.
Asia
- Indonesia Power, que examina una instalación propuesta de 462 megavatios en asociación con Fluor Corporation y JGC Corporation de Japón.
- GS Energy en Corea del Sur, para un pedido de 6 reactores VOYGR que podría comenzar en 2028 y completarse para 2030 para suministrar el nuevo complejo industrial de hidrógeno en Uljin.
Finanzas de NuScale
A medida que la empresa comienza a generar dinero de acuerdos como el de RoPower en Rumania, está comenzando a tener algunos ingresos después de casi 2 décadas de “modo de inicio”.
Sin embargo, la empresa está experimentando alrededor de $50 millones de pérdida neta cada trimestre, reflejo de los gastos operativos de la empresa. Esto significa que hasta que haya comenzado a vender y/o operar reactores VOYGR completamente, la empresa necesitará más inyecciones de efectivo para mantenerse a flote.
Afortunadamente, el precio de las acciones ha subido recientemente, lo que ayudará a recaudar más efectivo sin diluir demasiado a los accionistas preexistentes.
Los posibles inversores también deben ser conscientes de la existencia de 31,4 millones de acciones en forma de opciones y garantías, además de las 252,2 millones de acciones en circulación (al 31 de diciembre de 2024).
Fuente: NuScale
Conclusión
En un campo muy regulado y técnicamente complejo, puede pagar mucho ser un pionero. No solo esto da una ventaja para llegar al mercado primero, sino que también puede ayudar a una empresa a dar forma al futuro del entorno regulatorio y las expectativas de los clientes potenciales.
NuScale ha sido un pionero en la tecnología SMR y sigue liderando la industria. Otras tecnologías nucleares como el torio, sales fundidas, reactores rápidos o centrales de energía flotantes, podrían integrarse todas en SMR. Sin embargo, esto agrega otro nivel de complejidad que podría ser un problema, tanto en ingeniería como con los reguladores.
En lugar de eso, NuScale se centró en la tecnología de agua ligera probada, simplemente cambiando su escala. Esto debería ayudarle a moverse más rápido y convertirse en el SMR más conocido en el mercado.
Así, potencialmente, después de un auge en segmentos como los vehículos eléctricos y la inteligencia artificial, el próximo paso podría ser un auge en la generación de energía capaz de alimentar estos sectores con energía carbono-neutral.
Los inversores necesitarán recordar, sin embargo, que la generación de energía es una industria muy intensiva en capital, y que la energía nuclear se mueve más lentamente que otros sectores tecnológicos, lo que significa que se necesitará paciencia y una alta tolerancia a la volatilidad.
