¿Qué dice la ciencia acerca de la necesidad de la energía nuclear?

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Si bien el senador Bernie Sanders ha dicho que "los científicos nos dicen" que es posible volverse neutral en carbono sin depender de la energía nuclear, el también candidato presidencial demócrata, el senador Cory Booker, quien respalda el uso de algo de energía nuclear, ha dicho que los datos están en su lado. ¿Quién tiene razón? Ambos tienen un punto, pero ninguno está contando la historia completa.

La mayoría de los expertos están de acuerdo en que Sanders tiene razón en que es tecnológicamente posible descarbonizar la red sin usar energía nuclear. Pero muchos investigadores también dicen que mantener la energía nuclear sobre la mesa hace que la descarbonización sea más fácil y más probable.

Sanders, un senador de tres mandatos de Vermont, ha propuesto prohibir nuevas plantas de energía nuclear y poner una moratoria en las renovaciones de licencias de plantas de energía nuclear existentes, todo mientras se alcanza el 100 % de energía renovable para 2030 y la "descarbonización completa" para 2050. Actualmente, el 17 % de la electricidad en los EE. UU. proviene de energías renovables, incluido el 6,5% de la energía eólica, el 1,5% de la energía solar y el 7% de la energía hidroeléctrica.

Booker, un senador de Nueva Jersey y exalcalde de Newark, ha pedido alcanzar el "100% de energía limpia" en el sector eléctrico para 2030. Su plan incluye una inversión de $ 20 mil millones en investigación y desarrollo nuclear avanzado de próxima generación para fines de la próxima década.

Durante la generación de energía, las plantas nucleares no emiten gases de efecto invernadero, pero presentan desafíos adicionales de seguridad, protección y eliminación de desechos.

El dijo, el dijo

La división de los candidatos sobre la energía nuclear se hizo evidente el 4 de septiembre durante el ayuntamiento sobre la crisis climática de CNN, un evento de dos días en el que se preguntó a los 10 principales aspirantes presidenciales demócratas sobre sus enfoques para abordar el cambio climático.

Después de que un estudiante de posgrado en la audiencia le preguntó a Sanders sobre su posición sobre la energía nuclear, el corresponsal jefe de clima de CNN, Bill Weir, hizo un seguimiento y señaló que EE. UU. Obtiene el 20% de su electricidad de la energía nuclear y Francia obtiene alrededor del 70%. Refiriéndose a la cantidad de tierra necesaria para la energía solar y eólica, Weir preguntó cómo sería posible ser "neutro en carbono sin energía nuclear a corto plazo".

“Creo que puedes”, respondió Sanders. “Y creo que los científicos nos dicen, de hecho, que podemos”. Continuó mencionando el desastre nuclear de Fukushima en 2011 y el desastre de Chernobyl en 1986.

Booker, mientras tanto, hizo su reconvención horas después. “uclear es más del 50 por ciento de nuestra energía que no genera carbono”, dijo. “Entonces, las personas que piensan que podemos llegar allí sin que la energía nuclear sea parte de la mezcla simplemente no están mirando los hechos”.

Más tarde, en una entrevista del 19 de septiembre con el HuffPost, Booker llamó a sus colegas que se oponen a la energía nuclear y dijo: “Por mucho que digamos que los republicanos cuando se trata del cambio climático deben escuchar a la ciencia, nuestro partido tiene la misma obligación de escuchar a los científicos”, dijo. “Los datos hablan por sí solos”.

“Si tuviéramos un presidente que nos sacara de la energía nuclear, dependeríamos más de los combustibles fósiles”, agregó Booker. "Es tan simple como eso."

Como explicaremos, hay apoyo para cada perspectiva, aunque Jesse Jenkins, ingeniero de sistemas de energía y profesor de la Universidad de Princeton, dijo que ambos políticos están "haciendo afirmaciones más sólidas que la base científica". Sanders, explicó Jenkins, puede señalar estudios publicados que describen cómo se puede llegar a cero carbono sin energía nuclear. “Esos existen”, dijo. Y reforzar el lado de Booker, dijo, es el "predominio de la evidencia" que sugiere que la forma más rentable de descarbonización incluiría "algo nuclear".

El debate sobre la energía nuclear no se limita a Booker y Sanders, incluso si relativamente pocos candidatos demócratas han abordado la energía nuclear en sus planes climáticos. El exvicepresidente Joe Biden respalda la investigación en tecnología nuclear, al igual que el empresario Andrew Yang, quien considera la energía nuclear como una medida "provisional" y planea tener reactores de próxima generación en funcionamiento para 2027.

Aunque no está escrito en su plan climático, la senadora Elizabeth Warren de Massachusetts dijo durante su segmento en el ayuntamiento que no construiría más plantas nucleares y que "comenzaría a destetar" al país de la energía nuclear. La senadora Amy Klobuchar de Minnesota también se comprometió a no expandir la cantidad de plantas nucleares “a menos que podamos encontrar un almacenamiento seguro”.

Sin profundizar en los detalles de los planes individuales, expondremos lo que los científicos saben sobre el papel de la energía nuclear en la descarbonización de la red eléctrica.

Nuclear no necesario

Para empezar, consideraremos la afirmación de Sanders de que “los científicos nos dicen” que es posible llegar a una red eléctrica sin emisiones de carbono sin energía nuclear.

“La respuesta más corta es sí, eso es cierto. Los científicos nos dicen que podemos”, dijo Drew Shindell, científico climático de la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de la Universidad de Duke.

Ryan Jones, experto en sistemas eléctricos y cofundador de Evolved Energy Research, una empresa de consultoría que modela transiciones bajas en carbono, estuvo de acuerdo. “Cualquiera que diga que la energía nuclear es 100% necesaria desde el punto de vista técnico, yo diría que simplemente no ha analizado las alternativas con suficiente detalle”, dijo en un correo electrónico.

La mayoría de los expertos contactados por FactCheck.org, incluidos aquellos que piensan que la energía nuclear debería seguir siendo una opción, dijeron que desde una perspectiva técnica, la energía nuclear no es necesaria para descarbonizar la red.

Pero técnicamente posible no es lo mismo que prácticamente factible, o lo más rentable. En ese sentido, muchos investigadores, aunque no todos, dicen que es probable que la energía nuclear, o algo parecido, sea necesaria hasta cierto punto. E incluso si finalmente no se necesita la energía nuclear, dicen, la estrategia más segura es no excluirla.

“Toda la evidencia dice que es posible descarbonizar el sistema energético en los EE. UU. sin usar energía nuclear”, dijo Jones. Pero, agregó, hay casos, como lugares que no tienen buenos recursos eólicos, en los que construir nuevas plantas nucleares puede reducir el costo de la descarbonización. Dependiendo de la región, dijo, "llegar al 100% de energía renovable es muy costoso o requiere una nueva transmisión significativa para importar recursos de otros lugares".

Ahí es donde la energía nuclear puede ser útil. No tiene que ser nuclear: Jones dijo que la captura y secuestro de carbono, o CCS, por ejemplo, también funcionaría. El plan de Sanders, en particular, excluye específicamente a CCS.

Jones también señaló que hay una diferencia entre construir nuevas plantas nucleares, que dijo que probablemente no estarían listas para funcionar hasta después de 2030 de todos modos, y mantener los reactores existentes de la nación. Gran parte del futuro de la energía nuclear depende del desarrollo de tecnologías avanzadas, pero hay pocos desacuerdos en cuanto a que mantener las plantas en funcionamiento de manera segura durante el mayor tiempo posible sería una bendición para el clima. “Mantener nuestra flota existente es una buena manera de mantener los costos bajos y un cronograma de retiro acelerado simplemente lo hace mucho más difícil”, dijo.

Shindell dijo que si bien Sanders tiene razón en un sentido estricto, la respuesta "más completa" es que eliminar la energía nuclear como opción complicaría el esfuerzo por descarbonizar, requiriendo los niveles de acción "más extremos" en otras áreas para alcanzar el objetivo de cero emisiones de carbono. meta. “Cuanto más eliminas una opción de cero emisiones de carbono”, dijo, “más fuerte tienes que presionar a las demás”.

Evaluaciones globales

Cuando los científicos han modelado las formas en que el planeta en su conjunto puede evitar los peores efectos del cambio climático y limitar el calentamiento a 1,5 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales, la energía nuclear es casi siempre parte de la solución. En el informe especial de 2018 del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, los científicos describieron 85 vías compatibles con limitar el calentamiento a 1,5 grados, o superar ese umbral y volver a 1,5 grados o menos para 2100.

Shindell, quien fue uno de los autores principales coordinadores del capítulo, nos dijo que era un escenario raro que cumplía o en su mayoría cumplía con el límite de 1,5 grados y no tenía energía nuclear en la mezcla. “Muy pocos, casi ninguno de hecho, pueden lograr 1,5 sin energía nuclear”, dijo. “Es un escenario muy extremo que puede hacer eso. Y requiere enormes ganancias en todas las fuentes de carbono cero”.

Un gran número de escenarios ampliaron la energía nuclear, dijo Shindell, a alrededor del doble del nivel actual. Calculó que el 90% de los escenarios incluían capacidad nuclear por encima del nivel actual, y solo uno o dos escenarios eliminaron la energía nuclear por completo para 2100.

Hay caminos, dice el informe, que "ya no ven un papel para la fisión nuclear para fines de siglo". Pero ninguno incluye energía nuclear tan pronto como 2030 o 2050.

Debido a que los escenarios son globales, los resultados no significan necesariamente que EE. UU. deba mantener o expandir su poder nuclear. Y los escenarios están inherentemente limitados a los tipos de estudios que hacen los científicos, dijo Shindell. Aún así, los hallazgos del IPCC sugieren que, en un sentido amplio, la mayoría de los caminos hacia el éxito incluyen reactores nucleares.

Considere también el Quinto Informe de Evaluación del IPCC de 2014, que fue el primero en incluir escenarios que excluían ciertas tecnologías. En el escenario de eliminación nuclear, ocho de los nueve escenarios probados pudieron alcanzar el nivel objetivo de concentración de CO2 de 430-480 partes por millón, o el equivalente a alcanzar 2 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales. Pero la limitación en tecnología aumentó los costos medianos en un 7% (ver figura 6.24 y tabla SPM.2). La eliminación asumió que las plantas existentes podrían operar hasta el final de su vida útil, pero no permitió ninguna planta nuclear nueva más allá de las que ya estaban en construcción.

Un estudio de 2013 citado en el informe del IPCC de 2014 usó un modelo de evaluación integrado para saber qué podría suceder a nivel mundial si las naciones dejaran de construir nuevas plantas nucleares en 2020. Los autores concluyeron que era "en principio factible" transformar el sistema energético y limitar el dióxido de carbono. concentraciones de 450 partes por millón. Pero señalaron que requeriría una "expansión masiva y rápida" de otras tecnologías de bajas emisiones, como las energías renovables y la captura y secuestro de carbono.

“Esto subraya el hecho de que, en general, la energía nuclear se puede considerar como una opción en lugar de una necesidad, y se pueden acomodar diferentes actitudes regionales y nacionales hacia la energía nuclear”, se lee en el documento. “Por otro lado, la eliminación forzada de la energía nuclear para 2020 aumentaría las inversiones requeridas en la transformación del sistema energético y limitaría la futura flexibilidad del lado de la oferta, lo que resultaría en costos de CO2 comparativamente más altos”.

Evaluaciones locales

A un nivel más local, como para países o regiones individuales, los científicos pueden realizar modelos mucho más detallados de la red eléctrica o del sistema de energía en el espacio y el tiempo para determinar la viabilidad de varias combinaciones de energía y sus costos. A veces, estos modelos están diseñados para encontrar la opción de menor costo, mientras que otros están configurados para probar la solidez del sistema.

Lo que queda claro de estos esfuerzos de modelado es que el camino más claro y económico hacia la descarbonización es expandir rápidamente la energía renovable, especialmente la eólica y la solar. En una variedad de estudios, incluidos los del Laboratorio Nacional de Energía Renovable y otros, se pueden agregar grandes cantidades de energía renovable a la red sin sacrificar la confiabilidad y sin imponer costos excesivamente altos. Pero existe cierto desacuerdo sobre hasta dónde pueden llegar las energías renovables por sí solas.

Un artículo destacado publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences en 2015 argumentó que en los EE. UU., el 100% de energía renovable es posible a bajo costo para 2050-2055. Pero numerosos científicos objetaron ese análisis, y dos grupos separados, incluido uno con más de 20 autores, publicaron críticas; los autores originales también escribieron refutaciones.

Christopher Clack, autor principal de la crítica principal y fundador y director ejecutivo de Vibrant Clean Energy, una empresa que realiza modelos de redes eléctricas de alta resolución, dice que aún tiene que convencerse de que el 100 % de las energías renovables es posible en los EE. UU. En su opinión , el concepto es teóricamente posible, pero es poco probable que sea factible en la práctica.

“Podemos llegar hasta el final dentro de un modelo, pero en realidad probablemente no podamos debido a las imperfecciones de los pronósticos, despacho, mediciones, etc.”, dijo. Y para él, el costo no es un tema secundario. “Si no es posible a bajo costo, no es posible en la realidad”, dijo, “porque en su lugar se usarán alternativas”.

De todos modos, cada vez que ha examinado estudios que afirman mostrar una red 100% renovable exitosa, ha encontrado problemas. Algunos modelos, dijo, no entran en detalles lo suficientemente granulares, lo que puede "difuminar" los tiempos difíciles para una red totalmente renovable, como una ola de frío extremo. Otros periódicos, dijo, se basan en tecnología no probada o costos poco realistas.

El tema fundamental para las energías renovables, por supuesto, es la variabilidad climática y cómo manejar los momentos en que el viento no sopla y el sol no brilla. Desde el punto de vista de Clack, este desafío puede resolverse en su mayoría, pero no completamente, agregando almacenamiento y creando una red eléctrica más conectada y receptiva. En 2016, mientras trabajaba para la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, Clack publicó uno de los primeros artículos sobre "superredes" en Nature Climate Change, que mostraba que al construir líneas de transmisión de corriente continua de alto voltaje, EE. UU. podría reducir su consumo de electricidad. emisiones de dióxido de carbono del sector hasta en un 80% por debajo del nivel de 1990, sin un aumento en el costo de la electricidad.

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable también encontró que la tecnología renovable existente, junto con una red más flexible, “es más que adecuada” para suministrar el 80 % de la electricidad del país en 2050.

Pero para proporcionar realmente el 100% de la electricidad de la nación a un costo razonable, Clack dijo que debe haber una fuente no variable, que podría incluir, entre otras, la energía nuclear.

La importancia de incluir algunas fuentes no variables también se subrayó en una revisión de 2018 en coautoría de Jenkins de Princeton. Ese artículo, que apareció en la revista Joule , revisó 40 estudios publicados desde el informe del IPCC de 2014 que exploraron vías a escala global o local para la "descarbonización profunda", definida como una reducción del 80 % al 100 % en las emisiones actuales de CO2. Descubrió que los 20 estudios que adoptaron un enfoque agnóstico para encontrar la forma más asequible de lograr una descarbonización profunda finalmente seleccionaron una combinación de energía que incluía al menos un recurso "firme" bajo en carbono, como la energía nuclear o los combustibles fósiles. junto con CCS.

Como explicó Jenkins, si bien la energía eólica y solar pueden hacer la mayor parte del trabajo, a medida que la penetración de las energías renovables se acerca al 100 %, surgen problemas y los costos aumentan considerablemente. Nos dijo que la mayor parte del almacenamiento, en su mayoría baterías de iones de litio, puede ayudar con la variación diaria, pero es insuficiente para cuando el sol y el viento se estancan durante semanas en un área geográfica grande, o lo que se conoce como "la calma oscura". Agregar aún más capacidad de almacenamiento podría ser suficiente, dijo, pero ese almacenamiento sería costoso de construir y rara vez se usaría. La economía de tal escenario es sombría. Incluso suponiendo que los costos caigan a menos de un tercio de los actuales, la revisión de Jenkins calculó que costaría más de $ 7 billones construir suficientes baterías de iones de litio para almacenar el valor de una semana de electricidad en los EE. UU. Eso es casi 19 veces la cantidad gastada en la electricidad de la nación durante un año.

No todo el mundo tiene esta opinión. Daniel Kammen, profesor de energía en la Universidad de California, Berkeley, y director del Laboratorio de Energía Renovable y Apropiada de la escuela, se opuso al documento de PNAS de 2015, pero, sin embargo, cree que el 100 % de energías renovables es un objetivo alcanzable. “Están equivocados”, dijo en un correo electrónico, y agregó que es posible obtener energía 100% limpia con energía solar, eólica e hidroeléctrica cuando se respalda con almacenamiento. Kammen, quien fue enviado científico al Departamento de Estado bajo los presidentes Barack Obama y Donald Trump, no respondió a más preguntas, pero señaló el modelo del sistema de energía de su laboratorio. En 2016, su grupo usó el modelo para evaluar los costos bajo una variedad de suposiciones para una gran franja del oeste de América del Norte para alcanzar un objetivo de 85% por debajo de los niveles de emisiones de 1990 para 2050.

Trieu Mai, investigador principal de energía en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, dijo que la ciencia sigue sin resolver sobre la viabilidad económica de las diversas opciones de energía sin carbono.

“No creo que haya habido un análisis suficiente para decir de manera concluyente qué tecnologías son necesarias para alcanzar sistemas de energía o energía con cero emisiones”, dijo en un correo electrónico. “Existe un fuerte consenso en la literatura de que se requerirá un crecimiento de las energías renovables”, agregó, “pero el alcance de este crecimiento (es decir, si debe alcanzar el 100%) aún está en debate”.

Al final, la cuestión más amplia de cómo descarbonizar el sistema energético puede reducirse a diferencias en la filosofía más que en la ciencia, que no es clara e implica suposiciones sobre el futuro.

“No hay una sola verdad científica aquí”, dijo Jenkins. “Es un debate sobre las prioridades y la viabilidad, que se define de diferentes maneras por varias partes diferentes”.

Sin embargo, para Jenkins, confiar solo en la energía solar y eólica sería un "error". “Dado lo mucho que está en juego”, escribió en su revisión de 2018, “sería prudente expandir y mejorar un amplio conjunto de recursos de energía limpia, cada uno de los cuales puede llenar el nicho crítico para la energía firme y baja en carbono si otras tecnologías fallan. .”

“Si realmente estamos en una 'crisis climática', entonces vas a la guerra con todo tu arsenal”, dijo Jenkins. “No te guardas nada. Y no haces que esta crisis sea más difícil a propósito al limitar nuestras opciones ya limitadas”.

¿Necesita el mundo la energía nuclear?

La energía nuclear proporciona alrededor del 10% de la electricidad mundial y el 18% de la electricidad en los países de la OCDE. Casi todos los informes sobre el suministro futuro de energía de las principales organizaciones sugieren un papel cada vez mayor de la energía nuclear como una forma ambientalmente benigna de producir electricidad confiable a gran escala.

Por qué es necesaria la energía nuclear

La energía nuclear protege la calidad del aire al producir cantidades masivas de electricidad libre de carbono. Alimenta comunidades en 28 estados de EE. UU. y contribuye a muchas aplicaciones no eléctricas, que van desde el campo médico hasta la exploración espacial.

¿Qué pasaría si dejáramos de usar la energía nuclear?

Es probable que los países que pierden energía eléctrica nuclear experimenten un desempleo mucho mayor, ingresos fiscales reducidos y otros problemas financieros. A menos que haya una forma de reemplazar la electricidad, es probable que la actividad industrial y comercial se reduzca, lo que provocará despidos generalizados de trabajadores.

¿Es necesaria la energía nuclear para el futuro?

Casi todos los informes sobre el suministro de energía en el futuro de las principales organizaciones sugieren que se requiere un papel más amplio para la energía nuclear, junto con el crecimiento de otras formas de generación de energía con bajas emisiones de carbono, para crear un sistema energético futuro sostenible.

Video: is nuclear power necessary

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