NuScale (SMR) Destaque: Reatores Nucleares Padronizados Construídos em Série

De Grandes a Pequenos Reatores Modulares

Usinas nucleares tendem a ser projetos massivos. A produção está na faixa de gigawatts, os investimentos são necessários na ordem de dezenas de bilhões, e os tempos de construção são de anos, se não décadas. Isso gera alguns problemas:

• É difícil obter recursos de financiamento governamental devido ao enorme intervalo de tempo entre o início do projeto e a data da primeira produção de energia.
• Não é adequado para pequenos países ou áreas remotas, e requer, em certa medida, que toda a rede elétrica seja adaptada à usina nuclear.
• Quando algo dá errado, em vez de um incidente localizado, pode se tornar um desastre de alcance continental.
• Cada projeto massivo é um design experimental sob medida, impedindo a indústria de desenvolver qualquer tipo de padronização em seu processo de produção.

No geral, pode‑se dizer que a abordagem tradicional da energia nuclear sofre de duas fraquezas: custos muito altos e riscos muito elevados.

Alguns desses problemas poderiam ser resolvidos por 4^ª geração de usinas nucleares, que utilizam designs novos e mais seguros. Mas outra abordagem chamada SMR (Small Modular Reactors) está buscando uma nova forma de dividir átomos para gerar energia e resolver ambos os problemas simultaneamente.

Fonte: IAEA

A demanda por mais energia nuclear está agora explodindo, impulsionada por uma combinação de data centers de IA famintos por energia e a constatação de que a produção intermitente de renováveis é um problema até que escalemos os sistemas de baterias suficientemente, o que pode levar décadas.

Por que usar SMRs

A ideia central dos SMRs é que, em vez de projetos gigantescos e personalizados, os reatores nucleares devem ser construídos da mesma forma que construímos aviões e navios:

• Um modelo padronizado permite a reutilização do mesmo design inúmeras vezes, distribuindo os custos de P&D.
  • Isso também significa a intercambialidade de peças de reposição e menores custos de treinamento ao longo do tempo.
• Fabricados e montados em série, em uma fábrica dedicada, permitindo acumular experiência e obter economia de escala.
• Transportados do fábrica para os locais onde são necessários.

Em teoria, isso deveria proporcionar economias de escala radicais, já que cada reator extra produzido reutiliza mão‑de‑obra qualificada, máquinas e configurações padrão anteriores, etc. Por exemplo, um reator SMR deveria levar cerca de três anos para ser construído em vez dos habituais 5‑10 anos (às vezes 15‑20 anos nos piores casos, como a usina Vogtle na Geórgia).

Outro fator é que reatores menores simplesmente produzem menos energia por unidade. Isso significa que reações em cadeia fora de controle que levam a catástrofes como Chernobyl são inerentemente menos prováveis.

Quando combinados com a melhoria da tecnologia nuclear de 4^ª geração, isso pode tornar os SMRs várias ordens de magnitude mais seguros que os designs mais antigos.

Por fim, como os SMRs são compostos por várias sub‑unidades, isso permite grande flexibilidade na produção final de energia, sem a necessidade de um redesign completo a cada vez.

A produção mais baixa também abre novas aplicações, como produção de energia no local para instalações industriais ou bases militares, o que poderia ajudar a descarbonizar operações quase impossíveis de serem alimentadas apenas por renováveis.

“Com os SMRs, abrimos todo um espectro de clientes.”

CEO da Rolls Royce
Como bônus final, o tamanho menor dos SMRs permite que sejam instalados no local de usinas de combustíveis fósseis “normais”, como usinas de carvão descomissionadas, reutilizando a infraestrutura de rede já existente e reduzindo a demanda de terreno para o projeto. Pelo menos, desde que se obtenha aprovação da Comissão Reguladora Nuclear (NRC) para a Zona de Planejamento de Emergência da usina nuclear, como a empresa NuScale fez após um exaustivo processo de 7 anos para obter a aprovação.

Fonte: NuScale

NuScale

Posição Competitiva da NuScale

A NuScale é um dos principais concorrentes na corrida para produção em massa de SMRs em países ocidentais, com apenas empresas estatais russas e chinesas à frente.

Notavelmente, a NuScale é a única tecnologia SMR certificada pela Comissão Reguladora Nuclear dos EUA (NRC).

Fundada em 2007, a empresa apostou cedo nos SMRs, numa época em que a energia nuclear em geral parecia estar em trajetória de declínio permanente, especialmente após o incidente de Fukushima em 2011. Até agora, investiu US$ 2 bilhões em sua tecnologia e processo de produção.

Com 6 reatores atualmente em produção, a empresa está caminhando para sua primeira entrega comercial, prevista para cerca de 2030.

Um Design Modular, Mas Conhecido

Os reatores da NuScale VOYGR podem ser transportados da fábrica para os locais das usinas em um caminhão muito grande. Cada um produz 77 MWe (megawatts elétricos equivalentes), com até 12 módulos possíveis por usina (924 MWe)

Fonte: NuScale

Espera‑se que esses reatores tenham uma vida útil de mais de 60 anos.

A tecnologia por trás deles é o já testado reator nuclear de água leve (LWR). Embora possa ser menos inovador que outros designs que utilizam tório, alta pressão, etc., isso ajudou a garantir a aprovação dos reguladores e a reduzir os riscos do processo de desenvolvimento.

Também aproveita a cadeia de suprimentos nuclear existente, desde sensores até conjuntos de combustível de urânio, guindastes de reator e sistemas de controle.

Fonte: NuScale

Esses SMRs também são “seguros ao serem deixados sem supervisão”, significando que permanecem seguros mesmo sem intervenção humana, esfriando naturalmente se não forem mantidos.

Isso inclui outro recurso: um “período de coping” ilimitado, definido como o tempo entre a operação normal e danos irreversíveis ao reator em caso de desligamento não programado. A maioria dos outros reatores de água leve (LWR) tem um período de coping de alguns dias, tornando‑os inerentemente menos seguros em caso de catástrofe.

Os reatores NuScale também podem ser reiniciados sem uma rede elétrica ativa, uma limitação comum na maioria dos outros designs de reatores.

Fonte: NuScale

Aplicações

Rede Elétrica

A aplicação óbvia principal das usinas nucleares é produzir eletricidade para a rede elétrica. À medida que os esforços para descarbonizar nossa matriz energética crescem, também aumenta a necessidade de mais eletricidade. Isso ocorre porque grande parte do consumo de energia hoje ainda não está eletrificado, como o transporte (carros a gasolina) ou aquecimento (fornos a óleo ou gás).

Como os SMRs da NuScale podem ser implementados no local de usinas de carvão descomissionadas, exigem muito pouco investimento em infraestrutura de rede adicional para substituir usinas de combustíveis fósseis.

IA

Espera‑se que a demanda por energia dos data centers salte de 3‑4% do consumo total de eletricidade em 2023 para 11‑12% em 2030. Isso equivale ao consumo atual de eletricidade de 1/3^rd das residências dos EUA.

Um problema adicional é que, considerando as dezenas ou até centenas de bilhões de dólares de capital investidos nesses data centers, a operação contínua é imprescindível. Como estamos falando de consumo em escala de GW, depender de renováveis instáveis e variáveis pode ser uma proposta arriscada.

É por isso que todas as grandes empresas de tecnologia estão agora correndo para imitar Microsoft com seu acordo para reabrir uma usina nuclear inteira e garantir toda a sua produção para seus data centers de IA, assegurando antecipadamente energia nuclear estável para si mesmas.

Aplicações Industriais

Muitos processos industriais exigem temperaturas muito altas, frequentemente na forma de vapor ultra‑quente. Isso pode, por exemplo, incluir a produção de papel, amônia (um fertilizante e componente chave de explosivos), aço, plásticos ou até dessalinização de água do mar (um reator de 77 MW pode fornecer energia para 77 milhões de galões/290 milhões de litros de água por dia).

Fonte: NuScale

Atualmente, esse tipo de processo, especialmente o que requer a temperatura mais alta, é na imensa maioria alimentado por combustíveis fósseis, especialmente gás natural.

Em teoria, isso pode ser substituído vantajosamente por usinas nucleares, especialmente porque a geração de eletricidade já resulta da produção de vapor supercrítico ultra‑quente pelo núcleo do reator.

No entanto, o design tradicional das usinas nucleares tinha uma produção que era grande demais para ser facilmente integrada a uma operação industrial normal, como uma siderúrgica. As restrições regulatórias e de espaço, bem como a falta de designs modulares prontos, também eram um problema.

Os SMRs conseguem aliviar todas essas objeções de uma vez, com produção menor por unidade, menor carga regulatória e designs mais flexíveis. Espera‑se que os reatores NuScale possam produzir 500.000 libras de vapor por hora, a 1.500 psia & 500 °C.

Hidrogênio

Como o hidrogênio é considerado uma alternativa aos combustíveis fósseis, ainda se discute a forma de gerar a energia para a produção de hidrogênio. Por um lado, as renováveis poderiam ser mais baratas por kW, mas a intermitência significa que a planta cara de produção de hidrogênio poderia ficar ociosa por longos períodos.

O reator da NuScale poderia produzir 50 toneladas métricas de hidrogênio por dia, ou o consumo de 38 000 carros com células de combustível.

Modelo de Negócio da NuScale

Mesmo quando pequenos e modulares, os projetos de usinas nucleares são um grande investimento, com anos de despesas antes de começar a gerar renda a partir da energia produzida, o que torna seu financiamento uma tarefa quase tão crucial quanto a engenharia e a ciência em si.

NuScale firmou uma parceria com a plataforma de investimento privado ENTRA‑1 e a empresa de gestão de ativos privados Habboush Group para responder a esse problema. Ambas as firmas de investimento se especializam em financiamento e operação de energia e infraestrutura.

Isso oferece opções flexíveis para empresas que desejam implementar a tecnologia SMR: elas podem simplesmente comprar a energia produzida, operar a usina, ou possuir e operar a usina, dependendo de suas preferências.

Por exemplo, uma empresa de serviços públicos de energia com experiência em energia nuclear provavelmente desejará possuir e operar a usina diretamente. No entanto, uma planta química provavelmente preferirá apenas assinar um contrato de compra de longo prazo para o vapor de alta temperatura produzido.

Projetos em Andamento

À medida que os obstáculos tecnológicos e regulatórios são empurrados para o retrovisor, a NuScale está agora crescendo ativamente seu portfólio de pedidos. Até agora isso inclui projetos em três continentes, por exemplo:

América do Norte

• Standard Power em Ohio e Pensilvânia, para quase “dois gigawatts de energia limpa e confiável”.
• The Prodigy Marine Power Station em Quebec implantou de 1 a 12 reatores para a produção de combustíveis limpos como hidrogênio e amônia em escala comercial.

Europa

• RoPower Nuclear: um projeto na Romênia com a Nuclearelectrica (a operadora nacional de usinas nucleares) para implantar 6 reatores VOYGR para 462 MWe de geração de eletricidade livre de carbono.
• KGHM Polska Miedź na Polônia, para implantar reatores VOYGR como solução de reaproveitamento de carvão para usinas existentes, com implantação já em 2029.
• Getka & UNIMOT na Polônia, também para substituir usinas de carvão.
• Energoatom na Ucrânia, com o objetivo de implantar VOYGRs assim que a guerra terminar para reconstruir a rede de energia do país.

Ásia

• Indonesia Power, analisando uma instalação proposta de 462 megawatts em parceria com a Fluor Corporation, e a JGC Corporation do Japão.
• GS Energy na Coreia do Sul, para um pedido de 6 reatores VOYGR que poderia iniciar em 2028 e ser concluído até 2030 para abastecer o novo complexo industrial de hidrogênio em Uljin.

Finanças da NuScale

À medida que a empresa começa a gerar dinheiro a partir de acordos como o da RoPower na Romênia, ela está começando a ter algumas receitas após quase duas décadas de “modo startup”.

Mesmo assim, a empresa está registrando um prejuízo líquido de cerca de US$ 50 milhões a cada trimestre, refletindo as despesas operacionais da companhia. Isso significa que, até que comece a vender e/ou operar plenamente os reatores VOYGR, a empresa precisará de mais injeções de caixa para permanecer à tona.

Afortunadamente, o preço das ações subiu recentemente, o que ajudará a levantar mais capital sem diluir excessivamente seus acionistas existentes.

Investidores potenciais também devem estar cientes da existência de 31,4 milhões de ações na forma de opções e warrants, além das 252,2 milhões de ações em circulação (até dezembro de 2024).

Fonte: NuScale

Conclusão

Em um campo altamente regulamentado e muito tecnicamente complexo, pode ser extremamente vantajoso ser um pioneiro. Não só isso confere vantagem ao alcançar o mercado primeiro, como pode ainda ajudar a empresa a moldar o futuro do ambiente regulatório e as expectativas dos clientes potenciais.

A NuScale tem sido uma pioneira na tecnologia SMR e ainda lidera a indústria. Outras tecnologias nucleares como tório, sais fundidos, reatores rápidos ou usinas flutuantes poderiam ser integradas ao SMR. Contudo, isso adiciona outro nível de complexidade que pode se tornar um problema, tanto na engenharia quanto perante os reguladores.

Em vez disso, a NuScale focou em tecnologia de água leve comprovada, simplesmente alterando sua escala. Isso deve ajudá‑la a avançar mais rápido e se tornar a ação SMR mais conhecida no mercado.

Portanto, potencialmente, após um boom do mercado de ações em segmentos como veículos elétricos e IA, o próximo passo pode ser um boom na geração de energia capaz de alimentar esses setores com energia neutra em carbono.

Investidores precisarão lembrar, porém, que a geração de energia é uma indústria muito intensiva em capital, e que a energia nuclear está avançando mais lentamente que outros setores tecnológicos, significando que paciência e alta tolerância à volatilidade serão necessárias.