La energía nuclear: Una opción energética limpia y firme para descarbonizar la Unión Europea
La red eléctrica europea presenta un triple reto:
- La UE debe descarbonizar su red eléctrica para hacer frente al cambio climático;
- Para ello, la UE debe aumentar la velocidad y la escala de la electrificación, equilibrando al mismo tiempo la asequibilidad y la fiabilidad para los ciudadanos y la industria.
- Al mismo tiempo, una gran parte de la capacidad energética limpia y firme está envejeciendo y deberá ser sustituida antes de 2050.
This is a complex challenge that is further complicated by increasing international industrial competition. Meeting this moment requires a diverse portfolio of solutions. One option, nuclear energy, has gained renewed attention in the European Union, both at the EU and at the Member States, levels due to its ability to generate clean firm power.
Figura 1: Producción de electricidad por fuentes, Unión Europea
¿Qué es la energía firme limpia y por qué considerarla?
El mundo va a necesitar más energía, no menos. Se prevé que la demanda mundial de electricidad aumente entre un tercio y tres cuartas partes de aquí a 2050, lo que exige estrategias que limiten el aumento de las emisiones y satisfagan al mismo tiempo esta demanda adicional. Las fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar, serán fundamentales en todo el mundo, pero la energía limpia firme ofrece ventajas complementarias. Las opciones limpias firmes, como la energía geotérmica y nuclear, pueden potenciar significativamente los esfuerzos de descarbonización en la UE.
La energía limpia firme se refiere a las fuentes de energía que generan electricidad a demanda, independientemente del tiempo que haga o de la hora del día, con emisiones mínimas. Las tecnologías de energía limpia firme pueden alcanzar un factor de capacidad muy elevado. Tecnologías como la fisión nuclear, la fusión, la geotérmica (incluida la geotérmica de roca supercaliente), la combustión con captura y almacenamiento de carbono, y la combustión de combustibles con cero emisiones de carbono se consideran limpias firmes (esta no es una lista exclusiva). Más información aquí.
- La energía limpia y firme reduce la necesidad de sobrecapacidad eólica y solar: Un sistema que dependa totalmente de la energía eólica y solar tendrá que tener en cuenta las variaciones estacionales que incluyen muchos periodos de escasez de varios días, incluso mensuales. En la actualidad, en caso de escasez, se utiliza en su lugar energía fósil sin disminuir. La energía firme limpia ayuda a equilibrar estas fluctuaciones sin necesidad de una capacidad renovable excesiva, lo que en última instancia reduce el coste total del sistema de transición energética.
- La energía limpia firme reduce la necesidad de infraestructuras de transmisión: El despliegue de las energías renovables se enfrenta a varios cuellos de botella, como las colas plurianuales para la conexión de la transmisión y los retrasos en la concesión de permisos. Una energía limpia más densa, que puede ser más flexible geográficamente, reduce la dependencia de nuevas infraestructuras de transmisión necesarias para conectar proyectos renovables distantes. Esto es crucial en Europa, donde la limitada disponibilidad de suelo y la creciente oposición local dificultan cada vez más la ubicación de nuevos proyectos renovables cerca de las líneas de transmisión.
- Clean firm power reduces the need for fossil fuel back-up generation: To address renewable variability, the current EU energy system often relies on unabated fossil fuels as backup. Clean firm power can replace fossil fuel backups, ensuring reliable electricity even during periods of low wind and solar generation. This is vital for meeting decarbonisation targets without falling back on carbon-intensive solutions.
- La energía limpia firme puede acelerar la descarbonización: Los posibles retrasos en el despliegue de las energías renovables -debidos a problemas de conexión de la transmisión y a la lentitud de los procesos de concesión de permisos- ponen en peligro los esfuerzos de descarbonización a tiempo. La energía limpia firme puede ofrecer una solución más inmediata y escalable para garantizar que los sistemas energéticos puedan descarbonizarse sin esperar a proyectos de energías renovables a largo plazo ni a suministros de hidrógeno limpio o almacenamiento de energía de larga duración, a los que sería mejor dar prioridad en otros ámbitos. Esto permite un progreso más rápido y seguro hacia los objetivos climáticos.
Valor y papel de las tecnologías energéticas limpias para una profunda descarbonización
El enfoque predominante que impulsa el despliegue de tecnologías renovables dependientes de las condiciones meteorológicas expone a los Estados miembros a unos costes globales de transición energética potencialmente más elevados. A medida que el despliegue de las renovables se retrasa debido a las colas de conexión de la transmisión y a otras limitaciones, aumenta el riesgo de que los países no alcancen a tiempo los objetivos de descarbonización.
One significant challenge with conventional renewable energy is seasonal fluctuation (See Figure 2). Moreover, variations in solar and wind output are often correlated, compounding potential shortfalls. Increased interconnection and energy storage are often proposed as solutions to daily fluctuations. While these can improve the use of renewable resources, they are unlikely to fully resolve the issue on multiday timescale.
Figura 2: Variabilidad temporal de los recursos solar y eólico y la demanda de electricidad en Alemania
Para hacer frente a este reto, el sistema energético de la UE recurre actualmente a los combustibles fósiles, lo que aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero. La sobreconstrucción de generadores eólicos y solares es otra opción, pero sería costosa y se enfrentaría a graves limitaciones de uso del suelo (véase la Figura 3). El almacenamiento de energía de larga duración se menciona a menudo como una posible solución, pero estos sistemas aún no están disponibles a la escala o el costenecesarios1 para su despliegue a corto o medio plazo. Del mismo modo, aunque el hidrógeno limpio es técnicamente adecuado, es probable que sea un recurso escaso que debería reservarse para sectores en los que no existen alternativas viables.
Figura 3: Consideraciones sobre el uso del suelo para el desarrollo de infraestructuras de generación de electricidad
Los generadores renovables como la eólica y la solar también plantean cuestiones sobre el uso del suelo. La UE dispone de un suelo limitado con muchos usos que compiten entre sí. Los Estados miembros deben considerar el espacio necesario, junto con sus costes e impactos climáticos, para producir la misma cantidad de energía. Además, como muestra la figura 3, no todos los emplazamientos técnicamente adecuados para el desarrollo de energías limpias son viables desde el punto de vista práctico o político. Cada vez es más difícil encontrar emplazamientos adecuados debido a la creciente oposición local y a las mayores distancias de las líneas de transmisión existentes. En este momento crítico, el despliegue de las energías renovables debería acelerarse, pero las colas para la conexión a la red y los retrasos en la concesión de permisos amenazan la consecución de los objetivos climáticos. En consecuencia, aunque la eólica y la solar deben desarrollarse a una escala y un ritmo sin precedentes, se necesitarán fuentes de energía complementarias para equilibrar riesgos y limitaciones, y para cubrir la estrategia de transición de la UE.
Figura 4: Magnitud relativa de la superficie utilizada por las distintas fuentes de energía para satisfacer la demanda energética total de Italia.
Para que la UE logre un sistema energético totalmente descarbonizado, con energía fiable, asequible y sostenible, serán necesarias múltiples fuentes de energía. Aquí es donde la energía limpia firme puede desempeñar un papel vital. La energía limpia firme puede ayudar a abordar la fiabilidad estacional a un coste menor, ofreciendo una generación siempre disponible y en gran medida independiente de las fluctuaciones meteorológicas. Europa debería centrarse en al menos dos opciones limpias firmes prometedoras: la energía geotérmica y la nuclear, y desarrollar políticas de apoyo que aceleren el despliegue de esas soluciones para cumplir sus objetivos climáticos.
¿Qué papel puede desempeñar la UE en el despliegue de la energía nuclear?
While the EU should not dictate the makeup of its Member State’s energy systems, it can play a critical role in coordinating the deployment of nuclear energy within the bloc by providing enabling structures to accelerate nuclear energy deployment across the whole value chain. Key actions the EU should take include:
Estrategia de la UE para los reactores modulares de pequeña potencia (SMR)
Aunque varios Estados miembros han anunciado su intención de desarrollar e implantar SMR, siguen existiendo importantes retos que podrían obstaculizar el avance de estos proyectos en Europa.
Para hacer frente a estos retos, la UE debería crear una estrategia global para el desarrollo y despliegue de los SMR, tal y como solicitó el Parlamento Europeo en diciembre de 2023. Esta estrategia debería basarse en el trabajo de la Alianza Industrial de SMR de la UE, abordando los retos y las soluciones para el despliegue de SMR en Europa. Entre las áreas clave en las que debe centrarse figuran la armonización de las licencias, la normalización del diseño, la aceptación pública, la identificación de los diseños más prometedores, el desarrollo de una cadena de suministro sólida, los retos de inversión, las necesidades de investigación y desarrollo, los recursos humanos y las estrategias de gestión del combustible gastado.
Coordinar las opciones tecnológicas para crear carteras de pedidos paneuropeas
La oferta de energía nuclear cuenta actualmente con más de 80 diseños en desarrollo, la gran mayoría de los cuales son los llamados "reactores de papel" y diseños poco desarrollados pero innovadores con pocas perspectivas comprometidas. Este mercado tendrá que pasar por un periodo de consolidación que lleve a un número más reducido de los diseños más atractivos a la fase de desarrollo. Esto permitiría una asignación más eficaz de los fondos de desarrollo y aceleraría los plazos de entrega.
Las tecnologías de energía nuclear tienen que bajar la curva de costes (de forma similar a lo que han conseguido las tecnologías solar y eólica en la última década o dos). La mejor forma de conseguirlo es repetir la construcción del mismo diseño estandarizado, lo que permitirá aprender sobre la marcha en la construcción e impulsará el desarrollo de las cadenas de suministro. Está claro que las primeras unidades de este tipo tendrán un precio elevado, como ocurrió con los primeros proyectos de energía solar y eólica a principios de la década de 2000. Sin embargo, las construcciones posteriores impulsarán la reducción de costes, lo que conducirá a costes de "enésima unidad de este tipo" (NOAK) después de aproximadamente 5-10 unidades iniciales.
Es probable que una cartera regional de pedidos de reactores, coordinada por la UE, impulse la inversión en las cadenas de suministro regionales, aumente el crecimiento económico e impulse la contribución de Europa a las nuevas centrales. Es poco probable que este beneficio se materialice si tenemos un alto nivel de variedad en las opciones tecnológicas, ya que conducirían a cadenas de suministro fragmentadas y a un menor aprendizaje unidad a unidad. Con una cartera de pedidos regional coordinada a nivel de la UE, los Estados miembros podrían alinearse en la fase inicial de sus planes de SMR, y decidir juntos perseguir un pequeño subconjunto de tecnologías nucleares, lo que llevaría a un bajo número de diseños en desarrollo y a los costes-beneficios que ello conllevaría.
Establecimiento de una plataforma conjunta de contratación para nuevas construcciones nucleares
Un paso clave para ampliar y reproducir los proyectos nucleares, especialmente los SMR, sería la creación de una Plataforma de Adquisición Conjunta. Esta plataforma centralizaría y coordinaría los esfuerzos de contratación entre los Estados miembros que desarrollan energía nuclear de nueva construcción, conectándolos con la oferta y facilitando la entrega de los proyectos. Podría organizarse en torno a regiones específicas, coaliciones de países, agrupaciones industriales o consorcios público-privados, aprovechando el poder de compra colectivo para encargar múltiples unidades de reactores, componentes de centrales u obras civiles bajo contratos marco. Este planteamiento aumentaría el poder adquisitivo de los compradores, pero también mejoraría las señales de la cadena de suministro regional y local impulsando las economías de números, convirtiendo los SMR en un producto comoditizado mediante la estandarización del diseño, la racionalización de los procesos y los beneficios del "aprendizaje por la práctica".
Conclusión
La energía nuclear es una fuente de energía limpia y firme que puede desempeñar un valioso papel en la consecución de un sistema energético totalmente descarbonizado, fiable, asequible y seguro en la UE. Al complementar las limitaciones de las energías renovables dependientes de las condiciones meteorológicas, la energía limpia firme sienta las bases de una transición energética resistente, permitiendo al bloque alcanzar sus objetivos climáticos sin comprometer la seguridad energética ni la rentabilidad.
Preguntas frecuentes
1. ¿Por qué considerar la energía nuclear y cómo funciona?
La energía nuclear es una tecnología libre de carbono y de alta densidad energética capaz de producir energía baja en carbono (electricidad y calor) a partir de una pequeña huella terrestre, lo que la convierte en un complemento potencialmente útil de las energías renovables o en una alternativa energética libre de carbono por sí sola. Aunque puede implantarse en muchos lugares, es preferible hacerlo cerca de grandes masas de agua para optimizar los costes.
La generación de energía nuclear funciona utilizando el calor producido por las reacciones de fisión nuclear en el combustible de uranio (u otro material fisible) para crear vapor. A continuación, este vapor acciona un grupo turbina-generador para producir electricidad o se utiliza directamente para aplicaciones industriales. La mayor parte del parque nuclear mundial actual está formado por reactores de agua ligera (LWR) de las generaciones II y III. La tecnología más moderna que se está desplegando actualmente puede clasificarse como generación III/III+, capaz de aumentar el rendimiento, la flexibilidad y la seguridad en comparación con su predecesora. Otras tecnologías de energía nuclear son:
- Small Modular Reactors: Small Modular Reactors (SMRs) are often defined as LWRs under 300MWe. They suit smaller grids and industrial applications and could also benefit from factory construction of units, easier access to financing due to smaller absolute investment size, and the ability to add more units as demand grows. SMRs are being developed in 18 countries, with the deployment of the first SMRs in the EU targeted for the early 2030s.
- Tecnologías de reactores avanzados: Las tecnologías de reactores avanzados (RA) suelen referirse a las tecnologías de IV Generación que utilizan nuevos tipos de combustible nuclear y refrigerantes distintos del agua para ofrecer atributos significativamente mejorados, como seguridad pasiva, flexibilidad operativa y largos periodos de funcionamiento entre ciclos de recarga. Estas tecnologías están aún en fase de desarrollo y demostración y, aunque actualmente son precomerciales, tienen el potencial de contribuir a los objetivos climáticos en el futuro.
El siguiente mapa interactivo muestra la ubicación y los detalles de los proyectos en curso en todo el mundo. Estos detalles también pueden verse en este gráfico.
2. ¿Es segura la energía nuclear?
Nuclear energy technologies are subject to intense regulation and high levels of scrutiny by national regulatory authorities and international organisations, such as the International Atomic Energy Agency (IAEA). The nuclear industry has experienced three major accidents: Three Mile Island, Chernobyl, and Fukushima. These accidents occurred within 20,000 reactor-years of operational experience worldwide, and therefore, nuclear power is classified as one of the safest power generation technologies in the world (93 times safer than natural gas, 153 times safer than biomass, and 820 times safer than coal – based on data from ‘Our World in Data’). Conventional reactors being built today, as well as more advanced designs, typically also include passive safety features. This means their safety systems are not dependent on additional external power or operators’ actions but rather on natural phenomena such as gravity to shut down reactors safely in case of an issue.
3. ¿Y los residuos nucleares?
Los residuos nucleares son una preocupación medioambiental común en la ampliación de la energía nuclear. En la actualidad, el combustible nuclear gastado se almacena principalmente en las centrales nucleares. Al principio, se guarda en piscinas cerca de los reactores durante unos cinco años, donde el agua enfría el combustible y elimina el calor de desintegración. Tras este periodo, el combustible gastado se traslada al almacenamiento en contenedores secos, donde basta con la refrigeración por aire. Este almacenamiento requiere un espacio mínimo y suele estar situado dentro del perímetro de la central.
El último paso es el reprocesamiento para reciclar los materiales o la eliminación, que suele ser más frecuente por motivos de proliferación. Aunque la eliminación del combustible gastado se considera urgente y sin solución, ya existen soluciones técnicas eficaces. Por ejemplo, la instalación de Onkalo, en Finlandia, es un buen ejemplo de ubicación basada en el consentimiento que ofrece almacenamiento indefinido para residuos nucleares de alta actividad. Los gobiernos deberían implantar vías para el almacenamiento definitivo, centrándose en procesos considerados y transparentes que hagan uso de la ubicación basada en el consentimiento para identificar posibles emplazamientos de almacenamiento en todo el mundo. Mientras tanto, el almacenamiento en seco sigue siendo una opción segura y sostenible mientras se desarrollan soluciones definitivas.
4. ¿Cuánto cuesta la energía nuclear?
Nuclear energy has a high upfront construction cost (CAPEX), and relatively low operational (OPEX) and decommissioning costs. CAPEX for recent builds notably ranges from $4000 per kilowatt of installed capacity in the UAE to $12000 per kilowatt in the USA. These costs escalated in recent decades, especially in the western world, as projects struggled with number of difficulties and were completed at multiple of the original schedule and budget. Majority of those difficulties can be ascribed to loss of nuclear know-how after a multidecade break in nuclear construction resulting in atrophy of the industrial capabilities. However, as supply chains and industry regain competence costs are expected to decrease. This can be already seen in recent builds in UEA and U.S. where learning between consecutive units allowed for circa 30% cost reduction.
1 El almacenamiento de larga duración tiene actualmente un coste un orden de magnitud superior al necesario para convertirse en una solución rentable a este problema.
