NuScale (SMR) en el punto de mira: reactores nucleares estandarizados construidos en serie

De reactores modulares grandes a pequeños

Las centrales nucleares suelen ser proyectos de gran envergadura. La producción se mide en gigavatios, se requieren inversiones de decenas de miles de millones y los tiempos de construcción son de años, si no de décadas. Esto provoca algunos problemas:

• Es difícil conseguir dinero procedente de la financiación gubernamental debido al enorme desfase temporal entre el inicio del proyecto y la fecha de la primera producción de energía.
• No es una buena opción para países pequeños o áreas remotas y requiere, hasta cierto punto, adaptar toda la red eléctrica a la central nuclear.
• Cuando algo sale mal, en lugar de un incidente localizado, puede convertirse en un desastre continental.
• Cada proyecto masivo es un diseño experimental personalizado, lo que impide que la industria desarrolle cualquier tipo de estandarización en su proceso de producción.

En general, se podría decir que el enfoque tradicional de la energía nuclear adolece de dos debilidades: costes demasiado elevados y riesgos demasiado elevados.

Parte de esto podría solucionarse mediante 4^th Centrales nucleares de nueva generación, que utilizan diseños nuevos y más segurosPero otro enfoque, llamado SMR (Small Modular Reactors), busca una nueva forma de dividir los átomos para generar energía y resolver ambos problemas a la vez.

Fuente: OIEA

La demanda de más energía nuclear está en pleno auge, impulsada por una combinación de Centros de datos de IA que consumen mucha energía y la comprensión de que la producción intermitente renovable es un problema hasta que ampliemos lo suficiente los sistemas de baterías, lo que podría llevar décadas.

¿Por qué utilizar SMR?

La idea central de los SMR es que en lugar de proyectos gigantes y personalizados que parecen elefantes blancos, los reactores nucleares deberían construirse de la misma manera que construimos aviones y barcos:

• Una plantilla estandarizada permite reutilizar el mismo diseño innumerables veces, distribuyendo los costos de I+D.
  • Esto también significa la intercambiabilidad de piezas de repuesto y menores costes de capacitación a lo largo del tiempo.
• Fabricados y ensamblados en serie, en fábrica especializada, lo que permite acumular experiencia y economías de escalas.
• Trasladados desde la fábrica a los sitios donde se necesitan.

En teoría, esto debería proporcionar economías de escala radicales, ya que cada reactor adicional producido reutiliza mano de obra calificada, maquinaria, configuración estándar, etc. anteriores. Por ejemplo, un reactor SMR debería tardar alrededor de tres años en construirse en lugar de los 5 a 10 años habituales (a veces 15-20 años en los peores casos, como la planta de Vogtle en Georgia).

Otro factor es que los reactores más pequeños simplemente producen menos energía por unidad, lo que significa que las reacciones en cadena fuera de control que conducen a catástrofes como la de Chernóbil son inherentemente menos probables.

Cuando se combina con 4^th Gracias a la mejora de la tecnología nuclear de última generación, los SMR pueden resultar varios órdenes de magnitud más seguros que los diseños más antiguos.

Por último, debido a que los SMR están compuestos de varias subunidades, permiten una gran flexibilidad en la potencia de salida final, sin tener que realizar un rediseño completo cada vez.

La menor producción también abre nuevas aplicaciones, como la producción de energía in situ para sitios industriales o bases militares, lo que podría ayudar a descarbonizar operaciones que son casi imposibles de alimentar únicamente con energías renovables.

"Con los SMR hemos abierto todo un espectro de clientes".

CEO de Rolls Royce

Como ventaja final, el menor tamaño de los SMR permite que se los instale en el sitio de las plantas de energía de combustibles fósiles “normales”, como las plantas de carbón desmanteladas, lo que les permite reutilizar la infraestructura de red ya existente y reducir la demanda de tierra para el proyecto. Al menos, siempre y cuando obtenga la aprobación de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) para la Zona de Planificación de Emergencia de la planta de energía nuclear, como lo hizo la empresa NuScale después de un agotador proceso de siete años para obtener la aprobación.

Fuente: NuScale

NuScale

Posición competitiva de NuScale

NuScale es uno de los principales contendientes en la carrera por producir en masa SMR en los países occidentales, sólo superado por empresas estatales rusas y chinas.

Cabe destacar que NuScale es la única tecnología SMR certificada por la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC).

Fundada en 2007, la empresa fue una de las primeras en apostar por los SMR, en un momento en el que la energía nuclear en general parecía encaminarse hacia una trayectoria de declive permanente, especialmente después del incidente de Fukushima en 2011. Hasta ahora, ha invertido 2 millones de dólares en su tecnología y proceso de producción.

Con 6 reactores actualmente en producción, la compañía se encamina hacia su primera entrega comercial, que se espera que se logre alrededor de 2030.

Un diseño modular pero conocido

Reactores de NuScale VOYGR Se pueden transportar desde la fábrica hasta las plantas de energía en la parte trasera de un camión muy grande. Cada uno produce una capacidad eléctrica de 77 MWe (equivalentes a megavatios), con hasta 12 módulos posibles por planta (924 MWe).

Fuente: NuScale

Se espera que estos reactores tengan una vida útil de más de 60 años.

La tecnología subyacente es el reactor nuclear de agua ligera (LWR), de eficacia probada. Si bien puede ser menos innovador que otros diseños que utilizan torio, alta presión, etc., esto ha ayudado a obtener la aprobación de los organismos reguladores y a minimizar los riesgos del proceso de desarrollo.

También aprovecha la cadena de suministro de energía nuclear existente, desde sensores hasta conjuntos de combustible de uranio, grúas de reactores y sistemas de control.

Fuente: NuScale

Estos SMR también son “seguros al caminar”, lo que significa que permanecen seguros incluso sin intervención humana y se enfrían naturalmente si no se les realiza mantenimiento.

Esto incluye otra característica: un “período de adaptación” ilimitado, definido como el tiempo entre las operaciones normales y el daño irreversible al reactor en caso de una parada no programada. La mayoría de los demás reactores nucleares de agua ligera (LWR) tienen un período de adaptación de unos pocos días, lo que los hace inherentemente menos seguros en caso de una catástrofe.

Los reactores NuScale también pueden reiniciarse sin una red eléctrica activa, una limitación común de la mayoría de los demás diseños de reactores.

Fuente: NuScale

Aplicaciones

Red eléctrica

La principal aplicación obvia de las centrales nucleares es la producción de electricidad para la red eléctrica. A medida que aumentan los esfuerzos por descarbonizar nuestra matriz energética, también aumenta la necesidad de más electricidad. Esto se debe a que gran parte del consumo energético actual aún no está electrificado, como el transporte (automóviles a gas) o la calefacción (calderas a gas o petróleo).

Como los SMR de NuScale se pueden implementar en el sitio de plantas de energía a carbón fuera de servicio, requieren muy poca inversión en infraestructura de red adicional para reemplazar las plantas de combustibles fósiles.

AI

Se espera que la demanda de energía de los centros de datos aumente del 3-4% del consumo total de electricidad en 2023 al 11-12% en 2030. Esto equivale al consumo eléctrico actual de 1/3^rd de hogares estadounidenses.

Un problema adicional es que, considerando las decenas o incluso cientos de miles de millones de dólares de capital invertido en estos centros de datos, es imprescindible que sigan funcionando. Como hablamos de un consumo a escala de GW, depender de energías renovables inestables y variables puede ser una propuesta arriesgada.

Esta es la razón por la que todas las grandes empresas tecnológicas ahora se apresuran a imitarlas. Microsoft con su acuerdo para reabrir toda una planta de energía nuclear y bloquear toda su producción para sus centros de datos de inteligencia artificialy asegurarse de antemano una energía nuclear estable.

Aplicaciones industriales

Muchos procesos industriales requieren temperaturas muy altas, a menudo en forma de vapor ultracaliente. Esto puede incluir, por ejemplo, la producción de papel, amoníaco (un fertilizante y un componente clave de los explosivos), acero, plásticos o incluso la desalinización de agua de mar (un reactor de 77 MW puede proporcionar la energía necesaria para 77 millones de litros de agua al día).

Fuente: NuScale

Actualmente, este tipo de procesos, especialmente los que requieren mayor temperatura, se realizan en su inmensa mayoría con combustibles fósiles, especialmente gas natural.

En teoría, esto se puede sustituir ventajosamente por plantas de energía nuclear, especialmente porque la generación de electricidad ya es resultado de la producción de vapor supercrítico ultracaliente por el núcleo del reactor.

Sin embargo, el diseño tradicional de las centrales nucleares tenía una capacidad de producción demasiado grande para integrarla fácilmente en una operación industrial normal, como una acería. Las limitaciones regulatorias y de espacio, así como la falta de diseños modulares listos para usar, también eran un problema.

Los reactores SMR pueden aliviar todas estas objeciones a la vez, con una menor producción por unidad, una menor carga regulatoria y diseños más flexibles. Se espera que los reactores NuScale puedan producir 500,000 libras de vapor por hora, a 1,500 psia y 500 °C.

Hidrógeno

Como el hidrógeno se considera una alternativa a los combustibles fósiles, todavía se debate cómo producir la energía necesaria para generar hidrógeno. Por un lado, las energías renovables podrían resultar más baratas por kW, pero la intermitencia significa que las costosas plantas de generación de hidrógeno podrían estar inactivas durante períodos demasiado largos.

El reactor de NuScale podría producir 50 toneladas métricas de hidrógeno al día, o el consumo de 38,000 automóviles con pilas de combustible.

Modelo de negocio de Nuscale

Incluso cuando son pequeños y modulares, los proyectos de plantas de energía nuclear suponen una gran inversión, con años de gasto antes de empezar a generar ingresos por la energía generada, esto hace que su financiación sea una tarea casi tan crucial como la ingeniería y la ciencia mismas.

NuScale ha firmado un acuerdo de asociación con la plataforma de inversión privada ENTRA-1 y la empresa de gestión de activos privados Grupo Habboush Para responder a este problema, ambas firmas de inversión se especializan en financiación y operación de energía e infraestructura.

Esto ofrece opciones flexibles para las empresas que buscan implementar la tecnología SMR: pueden simplemente comprar la energía producida, operar la planta o poseer y operar la planta, según sus preferencias.

Por ejemplo, una empresa eléctrica con experiencia en energía nuclear probablemente querrá poseer y operar directamente la planta, mientras que una planta química probablemente preferirá simplemente firmar un contrato de compra a largo plazo para el vapor de alta temperatura producido.

Proyectos en marcha

A medida que los obstáculos tecnológicos y regulatorios van quedando atrás, NuScale está aumentando activamente su cartera de pedidos. Hasta ahora, esto incluye proyectos en tres continentes, por ejemplo:

Norteamérica

• Standard Power en Ohio y Pensilvania, por casi “dos gigavatios de energía limpia y confiable”.
• La central eléctrica marina Prodigy En Quebec se han desplegado entre 1 y 12 reactores para la producción de combustibles limpios como hidrógeno y amoniaco a escala comercial.

Europa

• Energía nuclear RoPower:Un proyecto en Rumania con Nuclearelectrica (el operador nacional de la planta de energía nuclear) para desplegar 6 reactores VOYGR para 462 MWe de generación de electricidad libre de carbono.
• KGHM Polonia Miedź En Polonia, se pretende desplegar reactores VOYGR como solución de reutilización de carbón para las centrales eléctricas existentes, con un despliegue que podría iniciarse en 2029.
• Getka y UNIMOT En Polonia, también para sustituir las centrales eléctricas de carbón.
• Energoatom en Ucrania, con el objetivo de desplegar los VOYGR tan pronto como termine la guerra para reconstruir la red energética del país.

Asia

• Energía de Indonesia, que está estudiando la posibilidad de construir una instalación de 462 megavatios en asociación con Fluor Corporation y JGC Corporation de Japón.
• GS energía en Corea del Sur, para un pedido de 6 reactores VOYGR que podría comenzar en 2028 y completarse en 2030 para abastecer el nuevo complejo industrial de hidrógeno en Uljin.

Estados financieros de NuScale

A medida que la empresa comienza a generar dinero a partir de acuerdos como el celebrado con RoPower en Rumania, está empezando a tener algunos ingresos después de casi dos décadas en “modo startup”.

Aun así, la empresa registra pérdidas netas de aproximadamente 50 millones de dólares cada trimestre, debido a sus gastos operativos. Esto significa que, hasta que comience a vender y/o operar completamente los reactores VOYGR, necesitará más liquidez para mantenerse a flote.

Afortunadamente, el precio de las acciones ha subido recientemente, lo que le ayudará a recaudar más efectivo sin diluir demasiado a sus accionistas preexistentes.

Los inversores potenciales también deben tener en cuenta la existencia de 31.4 millones de acciones en forma de opciones y warrants, además de los 252.2 millones de acciones en circulación (a diciembre de 2024).

Fuente: NuScale

Conclusión

En un sector altamente regulado y técnicamente complejo, ser pionero puede ser muy rentable. Esto no solo ofrece una ventaja para llegar primero al mercado, sino que incluso puede ayudar a una empresa a definir el futuro del entorno regulatorio y las expectativas del cliente potencial.

NuScale ha sido pionera en la tecnología de SMR y sigue siendo líder en la industria. Otras tecnologías nucleares, como el torio, las sales fundidas, los reactores rápidos o las plantas de energía flotantes, podrían integrarse en SMR. Sin embargo, esto agrega otro nivel de complejidad que podría resultar un problema, tanto en ingeniería como con los reguladores.

En cambio, Nuscale se concentró en la tecnología probada de agua ligera y simplemente cambió su escala. Esto debería ayudarlo a avanzar más rápido y convertirse en la acción de SMR más conocida en el mercado.

Entonces, potencialmente, después de un auge del mercado de valores en segmentos como los vehículos eléctricos y la IA, el siguiente paso podría ser un auge en la generación de energía capaz de alimentar estos sectores con energía neutral en carbono.

Los inversores deberán recordar, sin embargo, que la generación de energía es una industria que requiere mucho capital y que la energía nuclear avanza más lentamente que otros sectores tecnológicos, lo que significa que se necesitará paciencia y una alta tolerancia a la volatilidad.