Solar frente a nuclear: comparación de fuentes de energía libres de carbono

energía solar vs nuclear

En los últimos años, la capacidad solar en los Estados Unidos realmente ha despegado. Más de 58 gigavatios (o millones de kilovatios) de capacidad solar están actualmente instalados en casi 2 millones de proyectos, y al menos 3,7 gigavatios más están en proyecto a fines de 2018. Al mismo tiempo, el destino de la energía nuclear en el país está en una encrucijada Solo se ha completado una sola unidad nuclear en los EE. UU. desde la década de 1990, y los dos proyectos más recientes están experimentando retrasos, sobrecostos y, en última instancia, cancelaciones.

Tanto con la energía nuclear como con la energía solar, vale la pena profundizar en cómo cada fuente de energía se compara con la otra. Si bien ambas son fuentes de electricidad libres de carbono, las grandes similitudes terminan ahí. Este artículo compara cuánto cuesta cada fuente de energía, cuánta energía producen, cuánto duran y, lo que es más importante, cuánto tiempo lleva construir cada recurso.

Costo y tiempo para construir energía solar versus nuclear

Las mayores diferencias entre la energía solar y la nuclear son el costo y el tiempo que lleva construir cada tipo de instalación generadora. La energía nuclear es mucho más costosa y lleva mucho más tiempo ponerla en funcionamiento.

La historia reciente de la construcción de plantas de energía nuclear en los EE. UU. proporciona un punto útil de comparación. Solo una planta de energía nuclear se ha completado en los EE. UU. en los últimos 30 años: la planta nuclear Watts Bar de dos unidades en Tennessee, que requirió 23 años para que un reactor estuviera operativo y 33 años para el otro. Además, los dos proyectos nucleares más recientes en construcción, la planta de generación eléctrica de Vogtle y la estación nuclear de verano de VC, recibieron la aprobación en 2012 del Comité Regulador Nuclear (NRC), y están por encima del presupuesto y lejos de completar la construcción. Por ejemplo, un previsión de costes revisada para la planta de Vogtle proyecta un costo total del proyecto de $ 25 mil millones, que es un aumento del 75 por ciento sobre su estimación original de $ 14,3 mil millones.

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En los seis años transcurridos desde la aprobación de la planta Vogtle y la estación VC Summer, la Asociación de Industrias de Energía Solar enumera 57 proyectos solares a escala de servicios públicos de al menos 100 megavatios (MW) que se han puesto en marcha, con 14 proyectos adicionales de más de 100 MW actualmente en construcción. Uno de estos proyectos actualmente en construcción, el Proyecto Solar Phoebe de 250 MW en Texas, está programado para costo $ 397 millones y tardan menos de un año en estar en línea.

Estas marcadas diferencias se repiten en los últimos Análisis de costo nivelado de energía por Lazard, una firma líder en asesoría financiera y gestión de activos. Sus hallazgos sugieren que el costo por kilovatio (KW) de la energía solar a gran escala es inferior a $ 1,000, mientras que el costo comparable por KW para la energía nuclear está entre $ 6,500 y $ 12,250. Según las estimaciones actuales, la planta nuclear de Vogtle costará alrededor de $10,300 por KW, cerca del tope del rango de Lazard. Esto significa que la energía nuclear es casi 10 veces más costosa de construir que la energía solar a gran escala en términos de costo por KW.

Curiosamente, Lazard también pronostica el tiempo de construcción requerido para construir las diferentes instalaciones y encuentra que la energía solar a gran escala tarda nueve meses en completarse, mientras que la energía nuclear puede tardar 69 meses en construirse. Dada la experiencia reciente de construir energía nuclear en los EE. UU., 69 meses (o un poco menos de seis años) podría ser optimista. De hecho, las fechas operativas estimadas revisadas para las dos unidades de la planta de Vogtle ahora son 2021 y 2022, una década completa después de que la planta recibiera la aprobación de la NRC.

Decidir construir energía solar versus nuclear

Considere un escenario hipotético en el que un desarrollador de energía debe decidir comenzar la construcción de una nueva planta de energía nuclear o construir granjas solares a escala de servicios públicos. El desarrollador puede decidir construir una sola unidad nuclear de 2430 MW en 10 años o construir tantos parques solares de 250 MW como sea posible dentro de ese mismo período de 10 años. Si el objetivo es agregar la mayor cantidad posible de electricidad libre de carbono a la red, ¿qué opción deberían elegir?

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La elección clara es la energía solar a gran escala. Debido a que se puede construir una nueva granja solar de 250 MW cada nueve meses, se podría construir un total de 14 granjas solares a escala de servicios públicos de forma secuencial y consecutiva dentro de la misma década que lleva construir una planta de energía nuclear. El resultado de estos 14 proyectos solares sería 3500 MW de energía solar a gran escala, lo que equivale a un 46 % más de capacidad de generación libre de carbono por década de construcción. Además, mientras que la planta de energía nuclear entra en funcionamiento de una vez, la construcción de energía solar a gran escala genera nueve años adicionales de electricidad solar mientras se espera que la instalación nuclear finalice la construcción (ver gráfico).

Es importante destacar que este escenario hipotético asume que solo se construye una instalación solar a gran escala a la vez, a diferencia de las casi sesenta granjas solares de más de 100 MW que se han completado desde que la planta de Vogtle recibió su aprobación en 2012. Desde una perspectiva de costos , los 3.500 MW de capacidad solar costarán alrededor de 3.300 millones de dólares, que es menos de una séptima parte del costo de la planta nuclear Vogtle de 25.000 millones de dólares.

Crear una comparación de manzanas con manzanas

Hay más en la comparación de la energía solar con la nuclear que los costos, la capacidad y los plazos de construcción. Uno de los factores más importantes a considerar es cuánta energía produce cada uno por año.

Las fuentes de energía tienen dos características clave: capacidad, que es una medida de la potencia que una fuente puede producir en megavatios, y generación, que es la suma de la cantidad de energía que una fuente de energía puede suministrar a una red eléctrica en un momento dado. (medido en megavatios-hora o MWh). Por ejemplo, una bombilla incandescente requiere 60 vatios de podery mantener esa luz encendida durante una hora requiere 60 vatios-hora de energía.

Una medida de la cantidad de energía que una determinada fuente de energía pone en la red es su «factor de capacidad», que calcula qué tan cerca de la cantidad máxima de generación anual posible produce una fuente. Por ejemplo, una planta de energía nuclear funcionará al máximo hasta que necesite combustible nuevo, lo que puede ocurrir seis o doce meses después. Como tal, la energía nuclear tiene un factor de capacidad cercano al 100 por ciento porque normalmente produce la mayor cantidad de generación posible durante cada hora del año. La energía solar, por otro lado, solo puede producir electricidad cuando sale el sol. Esto significa que, en el transcurso del año, las plantas de energía solar producirán su cantidad máxima de generación en solo del 17 al 20 por ciento del total de horas, en promedio.

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En otras palabras, se podría esperar que la planta nuclear de Vogtle de 2.430 MW genere 21 millones de MWh por año, suficiente para alimentar alrededor de 1,75 millones de hogares residenciales. Los 3500 MW de energía solar hipotética del ejemplo anterior producirían algo menos de 6 millones de MWh de electricidad al año, suficiente para alimentar 500 000 hogares.

Para que la energía solar produzca tanta electricidad como la que genera la planta nuclear de Vogtle de 2430 MW, se necesitarían unos 13 000 MW de capacidad solar a escala comercial, casi cuatro veces más que la construida en el ejemplo anterior. Sin embargo, el costo de construir esa capacidad sería de $ 12,4 mil millones, que todavía es solo el 50 por ciento del costo de la planta nuclear Vogtle de $ 25 mil millones.

Solar: más capacidad en menos tiempo por menos dinero

Como explica este escenario hipotético, los proyectos solares se pueden construir en mucho menos tiempo y a un costo mucho menor que un solo proyecto nuclear. Incluso cuando se tiene en cuenta la capacidad construida y la energía producida a partir de una instalación nuclear, las granjas solares a gran escala siguen siendo mucho menos costosas y más rápidas de poner en marcha que las nucleares. Mientras los gobiernos y las empresas de servicios públicos de los EE. UU. planifican el próximo siglo de generación de energía, la energía solar a gran escala supera fácilmente a la nuclear como la principal fuente de energía libre de carbono.


Esta publicación apareció originalmente en Tierra 911.

Pablo Ruiz