ENERGÍA. Los mercados de electricidad con altas cuotas de energía eólica y solar necesitarán energía nuclear

energías renovables, energía nuclear

 


Cuando un mercado de electricidad tiene una gran cantidad de turbinas eólicas y energía solar fotovoltaica, como es la ambición en muchos países, es más eficiente construir una planta de energía nuclear en lugar de invertir más en más capacidad renovable . 

26 mayo 2022.- Esto se debe al hecho de que una alta proporción de energías renovables reduce considerablemente los precios de la electricidad que pueden ganar los inversores en energía eólica y solar, mientras que ese es mucho menos el caso de los inversores en energía nuclearEstos últimos pueden beneficiarse de los altos precios (de escasez) cuando apenas hay viento o sol. Aunque los inversores en una central nuclear necesitan una subvención para rentabilizar la inversión, el subsidio que requieren es significativamente más bajo (por unidad de producción) que el que requieren los inversionistas en tecnologías renovables, en particular la energía solar fotovoltaica .

Esto se deriva de un análisis del valor económico de una inversión en energía nuclear en el mercado eléctrico holandés en comparación con el valor de inversiones adicionales en energía solar fotovoltaica, eólica terrestre y marinaAl explorar el valor económico de una inversión en una planta de energía nuclear bajo varios escenarios con respecto al futuro mercado de la electricidad, este estudio tiene como objetivo contribuir al debate social sobre el papel potencial de la energía nuclear en los sistemas eléctricos bajos en carbono.

Aunque la comprensión del valor económico es uno de los elementos cruciales en el debate social, este análisis, por supuesto, no es suficiente. Para la decisión final de la sociedad sobre si permitir o no dicha inversión, también se necesita la discusión de aspectos (igualmente) relevantes, como la seguridad, la protección y las cuestiones ambientales, y la aceptación de la sociedad .

La producción renovable no será suficiente para satisfacer el crecimiento futuro de la demanda

Para reducir los niveles absolutos de emisiones de carbono, la naturaleza de los sistemas energéticos tiene que cambiar drásticamente. Esta es la razón por la que los gobiernos están promoviendo el desarrollo y el uso de fuentes de energía renovables como la energía solar fotovoltaica, las turbinas eólicas, la energía hidroeléctrica y la biomasa.

A pesar de estas políticas, es probable que el crecimiento de las energías renovables no sea suficiente para reducir las emisiones de carbono en la medida necesaria para cumplir los objetivos climáticos , en particular porque la demanda de electricidad aumentará considerablemente debido a la electrificación y la producción de hidrógeno .

Por lo tanto, la atención también se dirige cada vez más a otra fuente de energía libre de carbono, que es la energía nuclear. El gobierno holandés, por ejemplo, declaró recientemente que permitirá la construcción de dos nuevas plantas de energía nuclear en los Países BajosSin embargo, la energía nuclear es muy debatida debido a los riesgos percibidos para la seguridad, la protección y el medio ambiente. Además, es discutible hasta qué punto la energía nuclear encaja en los mercados de la electricidad que se caracterizan por una alta participación de la energía solar fotovoltaica y eólica, que tienen un carácter intermitente. Para evaluar la viabilidad económica de la energía nuclear, comparamos una inversión en una planta de energía nuclear de 1 GW con inversiones similares (en términos de producción) en (más) energía solar fotovoltaica, turbinas eólicas terrestres y marinas .

Modelo de análisis del mercado eléctrico holandés

Analizamos en qué medida una central nuclear puede operar económicamente en un mercado con altas cuotas de renovables. El valor económico de una central nuclear depende básicamente de cuatro factores :

a) las características de la planta , incluidos sus costos de construcción y duración de la construcción, vida útil, costos operativos y de mantenimiento, costos de combustible, restricciones de rampa, costos de manejo y almacenamiento de desechos y costos de desmantelamiento,

b) el grado de utilización (que se denomina factor de capacidad ),

c) el precio de captura (que es el precio promedio de la electricidad que la planta realmente recibe), y

d) la contribución a la reducción de las emisiones de carbono .

Mientras que el primer factor puede verse como exógeno, los demás están muy relacionados con las características y el funcionamiento del mercado eléctrico.

Hemos simulado el mercado eléctrico holandés (por hora) para una serie de escenarios con respecto a la cantidad de energías renovables ya instaladas (relacionadas con los objetivos del gobierno) y el aumento de la demanda de electricidad (relacionada con aumentos asumidos en la electrificación y la producción de hidrógeno). Como las capacidades instaladas en las tecnologías renovables están relacionadas con los objetivos del gobierno (y los mecanismos de apoyo resultantes), pueden tratarse de forma exógena. 

La capacidad instalada de la capacidad a gas, sin embargo, resulta de inversiones comerciales y, por lo tanto, ha sido tratada de manera endógena en el modelo para imitar la dinámica a largo plazo de los mercados de electricidad. Además, ignoramos los costos de cualquier extensión de red requerida, al darnos cuenta de que estos costos pueden ser bastante diferentes para varias tecnologías de generación .

Las plantas de energía nuclear obtienen precios de electricidad más altos

Parece que sin ningún apoyo gubernamental, ninguna de las tecnologías consideradas genera ganancias : se requieren subsidios para atraer inversores comerciales .

Sin embargo, el tamaño del soporte difiere según la tecnología. En términos de costos de construcción y operación por MW, la energía solar fotovoltaica y eólica son menos costosas que una planta de energía nuclear. Sin embargo, como la producción de energías renovables depende de las condiciones climáticas fluctuantes, la producción por MW de estas centrales eléctricas es mucho menor que la producción por MW de una central nuclear , que puede operar (casi) todo el tiempo. La diferencia en el llamado factor de capacidad es particularmente sorprendente para una energía nuclear (90%) y solar fotovoltaica en los Países Bajos (alrededor del 10%) .

Además, la vida útil de una planta de energía nuclear es más de dos veces mayor que la de las turbinas eólicas y la energía solar fotovoltaica . Además de la producción mucho más alta por MW de capacidad instalada, una planta de energía nuclear puede capturar precios de electricidad más altos, ya que puede beneficiarse de precios altos (de escasez) , mientras que las energías renovables difícilmente pueden (ver Figura 1). Esto es válido en particular en un escenario con cantidades ya altas de generación renovable. Aquí, es importante darse cuenta de que las plantas de energía nuclear (modernas) pueden operar de una manera mucho más flexible de lo que a menudo se suponeComo consecuencia, una planta nuclear requiere menos subsidio por unidad de producción de electricidad.

Figura 1: Precio de captura por tecnología para diferentes escenarios y variantes de política (Euro/MWh). Nota: Los escenarios se mencionan en el eje x; La línea de base se calibra en la situación del mercado holandés en 2019. “Renovables medianas” refleja el objetivo de la política holandesa para 2030; “High Renewables” refleja la ambición política para 2050; “Demanda de aumento medio” se refiere a un aumento en la carga total de alrededor del 25 % y “Demanda de aumento alto” se refiere a un aumento en la carga total de alrededor del 60 %. Las variantes de póliza se indican con varios colores. “Más nuclear” significa una planta de energía de 1 GW, “más solar” un aumento (extra) en la capacidad solar que también da la misma producción que la planta de energía nuclear; ídem para eólica terrestre y marina.


La energía nuclear tiene los costes más bajos de reducción de carbono

Dado que tanto la energía nuclear como las renovables contribuyen a la reducción de las emisiones de carbono, también hemos calculado la cantidad de reducción de emisiones por parte de los distintos tipos de inversiones. Parece que una inversión en una planta de energía nuclear da como resultado una reducción de emisiones similar a la de las inversiones en más energía eólica o solar .

Sin embargo, en términos del subsidio requerido por unidad de reducción de emisiones, una inversión en una planta de energía nuclear es más eficiente que inversiones en energía solar fotovoltaica o eólica . Esto es válido en particular en escenarios donde ya existe una gran cantidad de energías renovables (ver Figura 2). Esto se debe principalmente a los menores precios de captura de las renovables cuando ya existe una gran cantidad de renovables instaladas en el mercado eléctrico.

Figura 2: Gastos de reducción basados ​​en el subsidio requerido, por tecnología para diferentes escenarios y variantes de políticas, en euros/tonelada de carbono


Los resultados son robustos al cambiar los supuestos

Estos resultados no cambian significativamente cuando se utilizan otros supuestos razonables. Los costos de construcción y desmantelamiento de una planta de energía nuclear deben ser al menos el doble de los supuestos, para obtener un subsidio requerido similar al que se necesita para la energía solar fotovoltaica. Sin embargo, aumentos menos dramáticos en los costos de construcción asumidos no cambian las conclusiones anteriores

Dicho de otra manera, los costes de construcción de la energía solar fotovoltaica deberían reducirse en más del 50 por ciento para llegar a un nivel de subsidio requerido similar al de una planta de energía nuclear.

Cambiar la suposición sobre la vida útil de las plantas de energía nuclear no afecta realmente los resultados. Los resultados también parecen ser robustos para varios valores de la tasa de descuentoAdemás, los resultados no cambian significativamente cuando asumimos una mayor flexibilidad dentro del mercado de la electricidad , lo que puede suceder en el futuro debido a las inversiones en almacenamiento y una mayor integración internacional de los mercados. 

Finalmente, una planta de energía nuclear se beneficia más de los precios más altos del gas y el carbono que las turbinas eólicas y la energía solar fotovoltaica, ya que puede funcionar durante las horas en que se necesitan plantas de energía a gas y fija el precio de la electricidad debido a la falta de viento o sol.

Fuente:  CEER Policy Paper 12Arjen Veenstra, Xinyu Li and Machiel Mulder, Economic Value of Nuclear Power in Future Energy Systems: required subsidy in various scenarios regarding future renewable generation and electricity demand, CEER Policy Paper 12, April 2022

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