Reattori piccoli e modulari competitivi nel futuro dell’energia pulita di Washington

Reattori piccoli e modulari competitivi a Washington檚 futuro dell'energia pulita
La Columbia Generating Station di Energy Northwest è l’unico impianto di energia nucleare commerciale nel nord-ovest del Pacifico. Situato a 10 miglia a nord di Richland, Washington, produce elettricità dal 1984 ed è il terzo più grande generatore di elettricità dello stato dopo le dighe di Grand Coulee e Chief Joseph. Credito: Energy Northwest

Mentre il Clean Energy Transformation Act spinge lo stato di Washington verso l’elettricità senza emissioni di carbonio, sta prendendo forma un nuovo panorama energetico. Accanto alle fonti di energia rinnovabile, un nuovo rapporto rileva che i piccoli reattori modulari sono pronti a svolgere un ruolo fondamentale nel futuro emergente dell’energia pulita dello stato.

La tecnologia potrebbe aiutare a colmare una lacuna nelle fonti di energia che presto sarà lasciata dalle risorse che emettono carbonio come carbone e gas naturale, che saranno gradualmente eliminate nei prossimi anni, secondo un rapporto composto da ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. e il Massachusetts Institute of Technology.

“L’energia nucleare è una fonte affidabile di elettricità di carico di base”, ha affermato Ali Zbib, manager dei sistemi di energia nucleare del PNNL, coautore del rapporto, “e i nostri risultati mostrano che i piccoli reattori modulari avanzati potrebbero essere economicamente competitivi in ​​un futuro settore elettrico privo di emissioni di carbonio. Sono adatti a svolgere un ruolo importante in un mercato dell’energia che richiede maggiore flessibilità”.

Il rapporto ha descritto in dettaglio come i nuovi reattori potrebbero soddisfare la domanda di elettricità dinamica del Pacifico nord-occidentale, valutato il mercato elettrico della regione ed esplorato la fattibilità dell’installazione dei reattori in tre località: presso il sito di Hanford, utilizzando l’infrastruttura delle centrali elettriche parzialmente completate di Energy Northwest; alla centrale elettrica a carbone di Centralia Big Hanaford, prevista per la chiusura, nella parte occidentale di Washington; e nel sito dell’Idaho National Laboratory, dove la Utah Associated Municipal Power Systems ha in programma di costruire il primo reattore ad acqua leggera NuScale.

I risultati delineano i vantaggi della costruzione in ogni sito, da una forza lavoro addestrata residente a Washington orientale all’infrastruttura in atto presso lo stabilimento di Centralia. Il rapporto si è concentrato su due progetti: il piccolo reattore modulare di NuScale e il BWRX-300 di GE Hitachi Nuclear Energy.

“L’energia nucleare può aiutare a decarbonizzare ogni settore dell’economia”, ha affermato Jacopo Buongiorno, professore di scienze e ingegneria nucleare della TEPCO al Massachusetts Institute of Technology e coautore del rapporto. “Lo stato di Washington è in una posizione unica per dare il via a questo processo dimostrando le principali tecnologie di piccoli reattori modulari ben prima della fine del decennio, e questo è eccitante”.

Un panorama energetico in cambiamento

Il Clean Energy Transformation Act è stato emanato nel 2019, imponendo che le fonti di energia di Washington debbano generare elettricità senza emettere gas serra entro il 2045. La legge mira alla neutralità del carbonio entro il 2030, con il carbone eliminato entro il 2025 e sanzioni per le fonti di emissione di carbonio imposte non appena il 2030 .

L’eliminazione graduale del carbone e del gas naturale, che nel 2018 ha fornito circa il 17% del mix di combustibili complessivo di Washington, ridurrà la capacità di generazione di energia di circa cinque gigawatt, equivalente all’inizio della produzione di quattro grandi centrali nucleari.

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La diga di Bonneville è un importante fornitore di elettricità nel nord-ovest del Pacifico. Più del 59% dell’elettricità dello stato di Washington è passata da operazioni idroelettriche nel 2018. Poiché le risorse che emettono carbonio come carbone e gas naturale vengono gradualmente eliminate dal portafoglio energetico dello stato, saranno necessarie nuove fonti di energia di base per soddisfare la domanda rimanente. Credito: Rigucci| Shutterstock

Probabilmente in futuro sarà necessaria più energia, ha affermato Zbib, poiché lo stato continua a elettrificare diversi settori della sua economia, incluso il settore dei trasporti, e con la crescita della popolazione della regione. Le energie rinnovabili sotto forma di stand eolico e solare per riempire parte del carico. Sarà tuttavia necessaria una fonte complementare di energia flessibile per soddisfare la domanda.

Piccolo ma significativo

Entra nei piccoli reattori modulari, progettati per la generazione flessibile di elettricità. I progetti discussi nel rapporto utilizzano l’acqua come refrigerante, mentre altri progetti avanzati utilizzano refrigeranti a gas o metallo liquido. La tecnologia senza emissioni deve ancora essere implementata negli Stati Uniti, ma i progetti sono maturati, compresi i due analizzati in questo rapporto.

Parte di un investimento più ampio speso per diversi anni, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha annunciato l’anno scorso che due società, energia e TerraPower, riceveranno 80 milioni di dollari ciascuna in finanziamenti iniziali per costruire impianti dimostrativi di reattori avanzati che dispongono di piccoli reattori modulari.

Secondo il rapporto, le dimensioni e la modularità dei reattori offrono vantaggi unici. Nuclei più piccoli, meno materiale radiologico e barriere di sicurezza stratificate integrate in piccoli reattori modulari determinano zone di evacuazione miglia più piccole di quelle dei reattori convenzionali.

I componenti di piccoli reattori modulari possono essere prodotti e assemblati anche fuori sede, quindi spediti e installati in loco, riducendo i costi di costruzione e le tempistiche del progetto, ha affermato Zbib.

Il design di GEH consente più impianti all’interno di un unico sito. Il design di NuScale è scalabile, in quanto i moduli possono essere aggiunti in modo incrementale, fino a una dozzina per sito. Un impianto a quattro moduli potrebbe soddisfare la domanda di piccole regioni, in grado di alimentare quasi 200.000 case, mentre un reattore a dodici moduli può alimentare una grande città.

La necessità di flessibilità

I piccoli reattori modulari avanzati sono flessibili, possono funzionare continuamente a piena potenza per fornire energia di carico di base o possono seguire le oscillazioni di potenza sulla rete. Potrebbero svolgere un ruolo chiave all’interno di un sistema di generazione di elettricità pulita che includa il nucleare, le energie rinnovabili e lo stoccaggio delle batterie.

Reattori piccoli e modulari competitivi a Washington檚 futuro dell'energia pulita
Poiché i cambiamenti legislativi spostano lo stato di Washington verso un mercato energetico sempre più decarbonizzato, sarà necessario un portafoglio di fonti di energia pulita per soddisfare la domanda, secondo un nuovo rapporto che descrive la fattibilità dell’implementazione di piccoli reattori modulari all’interno dello stato. uclear come fonte di energia flessibile non sostituirà la necessità di altre fonti di energia pulita, ha affermato Ali Zbib del PNNL, coautore del rapporto. t檚 andando a completarli. Credito: Wild Horse Wind and Solar Facility vicino a Ellensburg, nello stato di Washington, di CL Shebley| Shutterstock

La valutazione del mercato dell’energia del rapporto ha rilevato che la domanda di elettricità di Washington può fluttuare in modo significativo su base mensile, giornaliera e anche di cinque minuti. La domanda giornaliera media nel febbraio 2019, ad esempio, è variata di oltre 2.100 megawatt, circa il doppio della produzione della Columbia Generating Station di Energy Northwest, l’unica centrale nucleare commerciale nel nord-ovest del Pacifico.

Anche le oscillazioni dell’elettricità generate da alcune fonti possono richiedere una fonte di alimentazione che si adatti rapidamente. Il rapporto descrive in dettaglio un caso del 2009 in cui 700 megawatt di potenza sono aumentati sulla rete della Bonneville Power Administration a causa di cinque brevi minuti di forte vento. Le utenze devono ridurre la produzione da fonti flessibili durante tali picchi.

Portare offline uno o più moduli di alimentazione, nel caso della progettazione della centrale elettrica NuScale, o regolare la potenza del reattore potrebbe consentire agli operatori di adattarsi rapidamente alle oscillazioni.

Esplorare i luoghi

La costruzione di un impianto presso il sito di Hanford, secondo il rapporto, potrebbe aiutare a ridurre i costi in diversi modi. Gran parte delle autorizzazioni e delle valutazioni che determinano se un’area è adatta per una centrale nucleare sono già state completate. I rischi sismici e le analisi di altre vulnerabilità sono state effettuate in occasione della costruzione degli impianti parzialmente completi negli anni ’80.

Secondo uno studio descritto nel rapporto, potrebbero essere risparmiati quasi $ 140 milioni utilizzando strutture in piedi, e la pianificazione del progetto potrebbe essere ridotta, con conseguente ulteriore risparmio sui costi. E con la Columbia Generating Station nelle vicinanze, una forza lavoro addestrata che ha familiarità con i reattori nucleari offre un altro vantaggio.

Il rapporto rileva che la costruzione dell’impianto Centralia, che chiuderà tutte le caldaie a carbone entro il 2025, ha i suoi meriti. L’infrastruttura esistente può essere sfruttata, la struttura è già collegata alla rete e un nuovo impianto potrebbe sostituire i posti di lavoro persi a causa della chiusura.

Costruire sul lato ovest delle Cascade Mountains potrebbe ridurre sia la congestione della trasmissione sia la necessità di infrastrutture di trasmissione per fornire energia alle vicine aree ad alta domanda come Seattle, Tacoma e Olympia.

Con i sussidi per l’energia pulita e le sanzioni per le risorse che emettono carbonio, il rapporto sostiene che gli impianti in entrambe le località potrebbero fornire elettricità a prezzi competitivi.

“La decarbonizzazione della rete elettrica è essenziale per combattere il cambiamento climatico”, ha affermato Zbib. Mentre l’eolico e il solare svolgeranno un ruolo fondamentale, ha aggiunto, l’eliminazione graduale delle risorse che emettono carbonio fa nascere la necessità di fonti flessibili e senza emissioni di carbonio. “L’energia nucleare può essere parte integrante di un portafoglio di energia pulita che consentirà allo stato di Washington di raggiungere i suoi obiettivi di energia pulita”.


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