Las plantas de energía nuclear normalmente funcionan a plena capacidad o no funcionan en absoluto. Sin embargo, las plantas tienen la capacidad técnica para adaptarse a la demanda cambiante de energía y, por lo tanto, adaptarse mejor a fuentes de energía renovable como la eólica o la solar.

Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y del Instituto de Tecnología de Massachusetts exploraron recientemente los beneficios de hacer precisamente eso. Si las plantas nucleares generaran energía de una manera más flexible, los investigadores dicen, las plantas podrían reducir los costos de electricidad para los consumidores, permitir el uso de más energías renovables, mejorar la economía de la energía nuclear y ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

El equipo exploró las limitaciones técnicas en las operaciones flexibles en las plantas de energía nuclear e introdujo una nueva forma de modelar cómo esos desafíos afectan el funcionamiento de los sistemas de energía. "Las operaciones flexibles de energía nuclear son beneficiosas para todos, 'reducir los costos operativos del sistema de energía, aumentar los ingresos para los propietarios de plantas nucleares y reducir significativamente la reducción de la energía renovable, "escribió el equipo en un Energía aplicada artículo publicado en línea el 24 de abril.

Audun Botterud, ingeniero principal de sistemas de energía en la división de sistemas de energía de Argonne, se anima por cómo, por primera vez, "esta investigación evalúa y demuestra el valor potencial de las operaciones nucleares flexibles en un sistema de energía realista en los Estados Unidos desafiado por la alta variabilidad en la generación de energía renovable".

El estudio ayuda a disipar las opiniones arraigadas de que las plantas de energía nuclear deben operar en modo de "carga base", produciendo energía a la máxima capacidad nominal siempre que estén en línea. Las plantas nucleares pueden incluso responder dinámicamente a los precios del mercado de la electricidad por hora y a las necesidades de regulación de frecuencia de segundo a segundo, el equipo encontró. Los sistemas de energía que incluyen energía renovable deben ser más flexibles para equilibrar la oferta y la demanda en todo momento. Operadores nucleares en Francia, Alemania y otros países están familiarizados con este enfoque, pero menos en Estados Unidos.

Los investigadores desarrollaron una representación matemática de las limitaciones operativas inducidas por la física que surgen de la dinámica de los reactores nucleares y el ciclo de irradiación del combustible en el artículo de Applied Energy y un documento complementario, publicado en Tecnología nuclear . El equipo interdisciplinario luego combinó el nuevo enfoque con modelos de simulación de sistemas de energía para evaluar el costo total de la generación de electricidad. precios de mercado e ingresos resultantes de las centrales eléctricas, asumiendo diferentes niveles de flexibilidad nuclear.

"Las plantas de energía nuclear se rigen por un conjunto de principios diferente en comparación con otros generadores, y nuestro enfoque permite la representación de estas relaciones en el análisis de los sistemas de energía y los mercados de electricidad, "dijo Francesco Ganda, el investigador principal del proyecto y un ingeniero nuclear principal en la división de Ingeniería y Ciencia Nuclear de Argonne.

Al ser flexible, Los operadores de la planta pueden reducir los costos operativos generales del sistema eléctrico. Por ejemplo, Los operadores podrían generar menos energía nuclear siempre que la energía renovable esté ampliamente disponible. Las plantas nucleares podrían entonces explotar su capacidad sobrante para vender valiosas "reservas operativas, "o la capacidad de cambiar rápidamente la producción de energía para ayudar a los operadores de la red a reequilibrar la oferta y la demanda cuando ocurren eventos inesperados, como fallas en plantas de energía o errores en los pronósticos de demanda.

Esta flexibilidad podría incrementar la rentabilidad de las plantas nucleares al incrementar los ingresos de los mercados eléctricos y reducir los costos variables de operación y mantenimiento. En general, La flexibilidad de la planta nuclear también puede ayudar a integrar más recursos eólicos y solares y reducir la producción de energía alimentada con combustibles fósiles y las emisiones de dióxido de carbono relacionadas.

Jesse Jenkins, investigador graduado de la Iniciativa Energética del MIT, señala cómo el enfoque y el estudio de modelado de los investigadores "nos brindan herramientas para explorar más a fondo los beneficios potenciales de las operaciones nucleares flexibles para trabajar en conjunto con una mayor proporción de fuentes variables de generación de energía renovable en el camino hacia el suministro de electricidad con bajas emisiones de carbono".