El profesor Jan Emblemsvåg de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología habló recientemente en el Seminario de verano de Gard “Making Waves: geopolítica, energía y el futuro del transporte marítimo”.
Es un defensor abierto y bien informado de la energía nuclear para la propulsión de embarcaciones y defendió con firmeza la inclusión de los reactores nucleares en la combinación de combustibles alternativos para impulsar la transición ecológica.
La mejora de los combustibles verdes puede ser poco realista
El amoníaco verde a menudo se presenta como una solución para descarbonizar el transporte marítimo y los grandes transportadores. Sin embargo, hay un pequeño problema: el volumen y la densidad de energía.
Los grandes portacontenedores (mayores de 10.000 TEU) ejemplifican la situación. En 2020, alrededor de 580 grandes portacontenedores de este tipo navegaron por los mares y, por lo general, consumen entre 250 y 350 toneladas de fuelóleo pesado (HFO) todos los días. Esto equivale a un requerimiento de energía promedio de 3350 MWh por día, ya que una tonelada de HFO tiene un valor térmico de 11,2 MWh/tonelada. Dado que el amoníaco tiene un valor térmico de 5,2 MWh/tonelada, un barco de este tipo requiere aproximadamente el doble de amoníaco verde que el HFO en términos de volumen.
El amoníaco verde requiere electrólisis, y se requieren entre 9 y 15 MWh por tonelada. Usando el punto central, encontramos que para reemplazar 1 TWh de energía térmica en el transporte marítimo, se requieren 2,2 TWh de energía eléctrica cuando se usa amoníaco verde. El consumo mundial anual de combustible marino es de unos 300 millones de toneladas anuales. Utilizando el mismo cálculo, la cantidad de electricidad necesaria es de 7778 TWh/año, o casi 2,7 veces la producción total de electricidad de la UE en 2021 (2888 TWh/año).
Por contexto, las emisiones totales de gases de efecto invernadero de la industria marina son aproximadamente el 3% de las emisiones globales totales. Esto equivale a poco más de las emisiones de Alemania en su conjunto. De hecho, sin contramedidas efectivas, se espera que el transporte marítimo internacional alcance entre el 10 y el 13 % de las emisiones globales en unas pocas décadas.
Claramente, el caso de la descarbonización del transporte marítimo no solo es muy exigente sino también muy poco realista con el camino actual. Se requiere un pensamiento fresco.
El envío se vuelve nuclear
La opción nuclear viene sobre la mesa simplemente por densidad de energía. El uranio natural contiene 3 millones de veces más energía que el carbón y el torio contiene 3,5 millones de veces más energía que el carbón. La transición verde tiene que ver con la densidad de potencia/energía, que Vaclav Smil señala que siempre ha sido la tendencia histórica en el pasado. La única diferencia esta vez, es que debemos evitar las emisiones. Al volverse nuclear no hay emisiones ya que el proceso es fisión y no combustión. Otra ventaja de la energía nuclear es la disponibilidad de materiales. Un informe de la UE de 2020 detalla el riesgo de la política energética actual debido a la disponibilidad limitada de materiales tanto para energías renovables como para vehículos eléctricos. El uranio, sin embargo, se puede extraer directamente del agua de mar en grandes cantidades a costos razonables.
Por último, la energía nuclear proporciona una ventaja de costos. En mi propia investigación, he demostrado que para un petrolero Aframax que opera entre Singapur y el Golfo Pérsico, la opción nuclear puede, de hecho, reducir costos en comparación con HFO. La energía nuclear también tiene la capacidad de proporcionar combustible sintético a niveles competitivos. En la planta de energía nuclear Nine-Mile-Point en los EE. UU., el objetivo es producir hidrógeno a 1 USD/kg dentro de 10 años, que en realidad es más barato que el hidrógeno de la mayoría de las fuentes de energía fósil actuales, que operan a 0,7-1,6 USD/kg. ! Se espera que las tecnologías de la competencia alcancen 1,5 USD/kg en el mejor de los casos.
¿Por qué no funcionó antes?
La pregunta sobre la energía nuclear en el pasado y por qué no se ha convertido en transporte marítimo comercial hasta ahora, es una pregunta muy válida. De hecho, hace décadas se construyeron tres buques mercantes de propulsión nuclear, pero todos sucumbieron a los costos. La diferencia clave ahora, sin embargo, es el diseño del reactor.
Todos los buques de propulsión nuclear anteriores, incluidos los militares, han utilizado algún tipo de reactor de agua ligera (LWR). Estos reactores utilizan uranio como combustible y agua como refrigerante. Para proporcionar la máxima eficiencia térmica, están presurizados. La presurización introduce un riesgo de explosión (cierto para cualquier sistema presurizado, no solo nuclear), y para contrarrestar este riesgo se introducen numerosos mecanismos de seguridad. Por lo tanto, los reactores son completamente seguros, pero la seguridad adicional cuesta dinero. Además, el agua tiene una baja densidad térmica en comparación con otros refrigerantes que ahora se sugieren, como el plomo líquido y la sal fundida. Esto hace que sea más difícil diseñar LWR pequeños con un rendimiento tan alto como los que utilizan refrigerantes alternativos. Por lo tanto, el uso de un LWR requiere un cierto tamaño para ser competitivo en costos. Sin embargo,
Otra perspectiva a tener en cuenta es que los nuevos diseños de reactores son inherentemente más seguros que los del pasado. Esto no solo hace factible la idea misma de tener reactores nucleares en barcos mercantes, sino que también ahorra costos ya que se puede simplificar la complejidad de todo el sistema del reactor. Esto fue ejemplificado por el trabajo realizado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en los años 60 y 70 donde el llamado Reactor de Sal Fundida (MSR) superó al LWR o al Reactor de Agua a Presión (PWR) en casi un 20% (ambos son menos costosos que energía del carbón sin impuesto al carbono).
También tenga en cuenta que ahora tenemos tecnologías que no se conocían hace 30 o 50 años. Las tecnologías digitales de hoy permiten un diseño más preciso y cuidadoso de los propios reactores, pero también facilitan formas de colaboración completamente nuevas. En el pasado, un barco nuclear tendría que ser completamente autosuficiente en términos de tripulación y competencia. Obviamente, reclutar suficiente personal capacitado en energía nuclear para operar un barco nuclear es una tarea importante. Hoy, sin embargo, las tecnologías de operación remota permiten que un centro de control en tierra maneje múltiples barcos si surge algo que está fuera del alcance de la competencia de la tripulación. Además, la fabricación moderna permite una producción más eficaz de la mayoría de los componentes, lo que reduce aún más los costes.
Por lo tanto, es justo decir que los primeros impulsores nucleares en la marina mercante fueron básicamente demasiado tempranos. Hoy, sin embargo, es el momento adecuado.
¿Por qué la energía nuclear funcionará hoy?
Con la crisis climática ahora sobre nosotros, creo que la energía nuclear tendrá que ser parte de la solución. Maquiavelo dijo una vez que “la necesidad es la madre de la invención”. La necesidad está aquí, y el momento es ahora.
La tecnología ahora está casi lista, y ¿por qué esperar para reducir costos mañana cuando podemos comenzar hoy? Claro, queda algo de desarrollo, y algunos pioneros están asumiendo más riesgos que otros. Esto es normal para toda innovación, independientemente de la industria. Lo más importante es darse cuenta de que impulsar una nueva industria generalmente lleva una generación. Por lo tanto, tal vez pasen un par de décadas antes de que el HFO sea desplazado por los sistemas de propulsión nuclear. Toda la tecnología nuclear lleva tiempo para lograr la aprobación y las licencias de operación, y la capacidad de construcción y la mejora de las habilidades también llevará mucho tiempo. Razón de más para empezar ahora.
Claramente, resolver el desafío del combustible para el transporte marítimo lleva tiempo, pero no es tan lejano en el futuro. Puede llegar más rápido si tomamos las decisiones correctas temprano y tenemos suficiente financiación para mantener el trabajo, pero también puede retrasarse, como todo trabajo de innovación, si se cometen errores y la financiación se agota. Una cosa es segura, si tenemos éxito, el potencial es enorme tanto para reducir las emisiones y resolver los problemas de seguridad energética, como también económicamente.
Como dijo el difunto Ray Anderson, presidente del Consejo de Sostenibilidad del presidente Clinton; “Quiero hacerlo bien haciendo el bien”. Claro, probablemente se necesiten subsidios inicialmente, pero para asegurar una transición energética necesitamos algo que sea objetivamente mejor que la solución anterior, y la energía nuclear moderna tiene este potencial.
Fuente: Gard, https://www.gard.no/web/articles?documentId=35617606
