Guerra abierta por ser la alternativa. Nuclear vs Renovables

La alta dependencia energética de España y las descontroladas emisiones de CO2 hacen pensar en un nuevo modelo energético donde, tanto la energía nuclear como las energías renovables, intentan posicionarse.

Autor: [Borja Plaza Gallardo-INTA]

Los datos del primer semestre del año 2011 referente al modelo energético no son nada buenos. En mayo de 2011 las emisiones de CO2 en el sector energético han crecido un 60 % respecto al mismo periodo del año anterior debido a la mayor generación de energía con carbón, gas y petróleo. Por otro lado, las importaciones de estos dos últimos han incrementado su valor en lo que va de año más de un 38% sobre 2010. Estos datos invitan a abandonar progresivamente el sistema energético actual basado en los combustibles fósiles.

Las alternativas que toman más fuerza en el mix energético son las energías renovables y la energía nuclear. Las energías renovables presentan las ventajas de unas emisiones nulas de gases de efecto invernadero y de abastecerse de fuentes libres e inagotables de energía, como el viento y el sol. Por su parte la energía nuclear es una fuente de generación de energía eléctrica exenta de emisiones de CO2, poco dependiente del combustible exterior y que se presenta como la energía más “barata”.

Por tanto, la diferencia entre ambas tecnologías, independientemente de los riesgos asociados a la energía nuclear, es una cuestión de costes. En este artículo se pretende comparar los costes de distintas tecnologías de energías renovables con el coste de la energía nuclear.

No existen en la actualidad muchos proyectos que nos puedan dar una idea del coste de la energía nuclear. Uno de los más importantes, y del cual vamos a tomar los datos, es el realizado en la isla de Olkiluoto, en Finlandia. La planta consta de un reactor de agua presurizada y es de las primeras centrales de tercera generación en el mundo. La potencia de la planta es de 1.600 MW y el coste inicial estimado era de 3.000 millones de euros. Actualmente, después de varias revisiones y grandes retrasos el presupuesto inicial se ha doblado y la vida útil de la instalación, estimada inicialmente en 30 años, se ha aumentado hasta 50 años sin ningún cambio significativo en el proyecto.

Con estos datos y teniendo en cuenta una operatividad de la central nuclear de 7.500 horas anuales, se obtiene que el coste de la inversión inicial por MW año es de 0,088 millones de €.

 

 En cuanto al precio del uranio, el mercado ha experimentado una gran volatilidad, llegando a situarse el valor de la libra de uranio en más de 60 euros. Actualmente (agosto 2011) su valor es de 35,35 euros. Si se tiene en cuenta que una central de 1.000 MW trabajando al 100% consume anualmente, aproximadamente, 155 toneladas de uranio, el coste del combustible es de 5,48 €/MWh. Para la central de Olkluoto el coste del combustible anual será de 0,041 millones de € por MW año.

Los costes de operación y mantenimiento de una central nuclear se estiman en 7,63 €/MWhe, lo que supone un coste anual de 0,067 millones de € por MW año. Con todos estos datos, y sin incluir los gastos de gestión de residuos radiactivos, el coste de la energía nuclear es de 0,196 millones de € por MW año.

Como ejemplo de instalación solar termoeléctrica, se ha elegido la recientemente inaugurada GEMASOLAR perteneciente a Torresol Energy. La peculiaridad de la instalación es que se trata de la primera planta comercial del mundo de torre central con almacenamiento de sales fundidas, lo que permite generar electricidad de acuerdo con la demanda. Se espera que opere un total de 6.450 horas al año a plena capacidad (potencia nominal 19,9 MW). El coste del proyecto ha sido de 171 millones de euros. Utilizando la misma fórmula utilizada para la energía nuclear, se obtiene que el coste de la inversión inicial por MW año, para una vida útil de la instalación de 40 años, es de 0,292 millones de €.

Si a este valor se le añade los costes de mantenimiento estimados en 0,053 millones de € por MW año, el coste de la energía termosolar es de 0,354 millones de € por MW año.

Aunque la energía termosolar es más cara tiene la ventaja de la gestionabilidad, ya que permite producir el máximo de electricidad en los momentos de máxima demanda y reducir la potencia en los momentos valle. Es decir, hace posible disponer de una producción de energía renovable operando bajo los parámetros de gestionabilidad de una planta convencional. Esto no lo logra la energía nuclear, ya que su producción es constante durante las veinticuatro horas del día con independencia del consumo eléctrico debido a los grandes tiempos y costes de paro y puesta en funcionamiento.

Además, la termosolar es un campo en el que España es líder mundial y es una forma de incentivar nuestra economía. Como dato, en solo tres años las centrales termosolares han reducido a menos de la mitad los componentes fabricados en el extranjero.

Los proyectos eólicos y fotovoltaicos son mucho más comunes por lo que se van a tomar como ejemplo dos instalaciones tipo.

El coste de la energía fotovoltaica se sitúa en la actualidad en 2.500 euros el kW de potencia instalado, siendo 2.000 horas de producción anual, un valor estimativo de una zona de radiación solar media y 25 años la vida útil de los equipos. Con estos valores, y teniendo en cuenta el bajo precio de mantenimiento de la instalación (0,005 millones de € por MW generado) el coste de la energía fotovoltaica es de 0,443 millones de € por MW año.

La energía fotovoltaica sigue siendo más cara que las otras alternativas evaluadas. A pesar de ello, la tendencia del mercado, con disminuciones en el coste superiores al 10 % en los últimos años, hace pensar que puede ser una tecnología competitiva en no mucho tiempo.

Las instalaciones eólicas tienen una vida útil de 25 años siendo la inversión inicial de aproximadamente 950 millones de euros la instalación de 1 GW de potencia. Las horas de funcionamiento de una instalación tipo en España son 2.200 horas por lo que el coste de la inversión es de 0,151 millones de € por MW generado. Si se estima en 0,020 millones de € por MW generado el precio de mantenimiento de la instalación, el coste de la energía eólica es de 0,171 millones de € por MW año.

Por tanto, y sin entrar a valorar temas como la seguridad, la gestión de residuos durante miles de años y la dependencia energética del exterior (hay que importar el combustible nuclear de fuera de España), queda demostrado que la energía nuclear no es la alternativa más barata al modelo energético actual, ya que la energía eólica tiene un coste por MW generado inferior. Además, alternativas como la energía fotovoltaica y la energía termosolar presentan curvas de aprendizaje que hacen que su coste disminuya a medida que mejora la tecnología, mientras que en el caso de la energía nuclear el coste sigue aumentando.

PD: Una pregunta final que dejo en el aire y que siempre me surge cuando leo un artículo relacionado con la energía nuclear es la siguiente: Sí los costes variables de la energía nuclear relacionados con la operación y mantenimiento de las centrales, así como con la adquisición de combustible, son tan pequeños como para ser considerada por muchos la energía más “barata”, y los costes de inversión (ayuda a la construcción de centrales nucleares) se realizaron cuando las eléctricas eran estatales y por tanto salieron de los presupuestos generales o incluso se generaron pagos específicos fuera del sistema como por ejemplo el 3% de incremento del recibo eléctrico para financiar la moratoria nuclear o los costes de gestión de los residuos ¿Por qué las centrales nucleares cobran la electricidad a precio de mercado?

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Comentarios

Estaba preparando una respuesta sosegada pero a medida que iba leyendo y analizando los datos me he dado cuenta que no puedo empezar sin decir que menuda chapuza de artículo.

La vida útil de la central de Olkiluoto es de al menos 60 años (¿de donde sacas lo de 30-50 años?):

http://www.tvo.fi/www/page/1743/

Y según la hoja de especificaciones el factor de carga es del 92% (8.060 horas) de media debido a ciclos de operación más largos y periodos de recarga más cortos:

http://www.areva.com/mediatheque/liblocal/docs/pdf/activites/reacteurs-services/reacteurs/pdf-Plaquette%20EPR-dec09-verte-va.pdf

Dices que “ya que permite producir el máximo de electricidad en los momentos de máxima demanda y reducir la potencia en los momentos valle.” la realidad es que en las horas valle, por mucho que tenga almacenamiento de 15h, la mayoría de los días del año su producción va a ser 0, especialmente en invierno. Solo logrará operar las 24h contados dias de verano.

A modo orientativo puedes ver en la pagina 18 de este PDF las curvas de operación teóricas de Andasol que tiene una capacidad de almacenamiento de 7,5 horas:

http://www.upcomillas.es/catedras/crm/report05/Comunicaciones/Mesa%20IV/D.%20Antonio%20G%C3%B3mez%20Zamora%20-%20Andasol%20I%20y%20II,%20ACS-Cobra.pdf

En invierno apenas llega a las 12 horas de operación y cabe recordar que el pico de demanda en España se produce precisamente en invierno sobre las 20:00.

Además el EPR de Olkiluoto sí que tiene capacidad de seguimiento de carga.

Dices “Además, la termosolar es un campo en el que España es líder mundial y es una forma de incentivar nuestra economía.”

España, aunque no lo parezca, también tiene una importante industria nuclear que abarca todos los aspectos desde fabricación de grandes componentes como vasijas, presionadores, etc (ENSA), fabricación de combustible (ENUSA), ingenieria (IBERDROLA), y un largo etcetera:

http://www.foronuclear.org/images/stories/recursos/publicaciones/2011/catalogo_2011.pdf
http://www.ceiden.com/documentos/download/id/108

Así que el argumento de incentivar la economía es igualmente valido en el campo nuclear.

Sobre la fotovoltaica me gustaría saber de donde sacas las 2.000 horas de operación (factor de carga del 22%). Te pongo un ejemplo, el parque de Olmedilla de 60 MW genera 87,5 GWh anuales (según proyecto) es decir un factor de carga del 16,6% o 1.458 horas:

http://www.nobesol.com/?seccion=4&subseccion=2&contenido=40

Lo mismo con la eólica que en España que la media varía entre un 22-24% (1900-2100 horas) y estaria bien que indicaras la fuente de los costes de construcción de los parques.

Metiéndonos ya en los cálculos, por más vueltas que le doy sigo intentando entender porque utilizas ese extraño concepto de coste de la inversión inicial por MW año ¿? ¿qué clase de indicador es este? el común de los mortales habría utilizado un clásico coste total partido entre energía generada a lo largo de su vida (€/GWh) pero ese juego de equilibrista de formula que has puesto… es como si hubieses querido maquillar los datos de aquí:

https://novueloperocamino.wordpress.com/2010/11/01/energia-nuclear-mantras-sin-sentido-y-mentiras-contagiosas/

para intentar subsanar el grotesco error que hay en ellos y que se indica en los comentarios…

De echo creo que has hecho precisamente eso y que el germen de este artículo es aquél porque por ejemplo utilizas como dato de coste O&M en termosolar el de “0,053 millones de € por MW año” sin tener en cuenta que en el enlace que indico la termosolar de su ejemplo es de 300 MW mientras que la del tuyo es de 20….

Un despropósito de artículo de tomo a lomo.

No incluir los costes de gestión de los residuos falsea el precio de la energía nuclear. Por otro lado quizás el autor debería haber tenido en cuenta que el uranio es un elemento finito, al que si no recuerdo mal, le quedan entre 30 y 60 años de vida al ritmo actual de consumo (según diversas estimaciones); esto significa que el uranio cada vez será un material más y más caro en las próximas décadas.

Se equivoca… la guerra no es entre las nucleares y las renovables.
La visión de un enfrentamiento entre tecnologías por ver quien consigue los menores costes, es utopica e ingenua.

La guerra es entre las renovables y las centrales de ciclo combinado y carbón. Y la lucha no es a base de quien tiene la mejor tecnología… sino a base de mentiras, chanchullos, manipulación, compra de voluntades políticas etc etc. No es una guerra limpia.

Quien ha conseguido paralizar la implantación de las renovables, recortar los objetivos del PANER a su mínima expresión y ahora pide una moratoria a las termosolares.. no es el sector nuclear.

Sobre el tema nuclear la cosa esta clara… no se van a construir mas nucleares en España, solo queda por decir si se cierran un poco antes o un poco después.

El debate, nucleares vs renovables, es un divertimento de la gente, como pudiera serlo discutir sobre el “Real Madrid vs Barça” pero no va a ninguna parte.

Me ha parecido un artículo muy interesante, pero me ha parecido mucho más interesante la respuesta de Yepa, puesto que ha dicho muchas de las cosas que pensaba yo mismo mientras leía tu artículo. En general creo que has estimado (o inventado) demasiados datos para hacer que las conclusiones apoyen la energía eólica y, aún con todo, solo has conseguido que sea más rentable “por los pelos”.

La utilización de valores anuales es por simplicidad de cálculos a mi parecer. No es muy difícil comprobar que si expresas la inversión inicial en €/MWh y le sumas los costes de mantenimiento y combustible, se obtiene el valor en €/MWh para toda la vida útil de la instalación. Sustituyendo horas por años, se obtiene el valor que estoy utilizando. En el fondo son unidades de coste entre energía generada, el resto es cuestión de gustos.

En cuanto a la vida útil de la central de Olkiluoto admito mi error al utilizar un valor de 50 años en lugar de 60 años (el coste de la energía nuclear se reduce de 0,196 millones de € por MW año a 0,181). A pesar de este cambio el coste de la energía eólica sigue siendo inferior.

Para el factor de carga, y teniendo en cuenta que la central aún no está en funcionamiento, utilicé un valor de, aproximadamente, el 85 % teniendo en cuenta los factores de carga de las centrales nucleares en España en los dos últimos años

http://www.mityc.es/energia/nuclear/Centrales/Espana/Produccion/Paginas/produccionNucleoelectrica.aspx

De todas formas la última noticia que he leído sobre la central de Olkiluoto es que se iba a producir un nuevo retraso debido a problemas en el desarrollo del sistema de instrumentación y control, con lo que la fecha prevista de inauguración no será antes del año 2014. Esto supone, a mi entender, un aumento de la inversión inicial que tampoco está incluido en el análisis.

http://www.reuters.com/article/2011/10/12/finland-nuclear-idUSL5E7LC0M620111012

En cuanto al precio del aerogenerador, la estimación la he realizado con un aerogenerador Vestas de 3 MW que presentamos al concurso eólico de canarias en 2007. Además, te puedo asegurar que las horas de operaciones eran muy superiores a 2.200 horas al año. En el siguiente enlace se puede ver que el recurso eólico es España.

http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_11227_e4_atlas_eolico_331a66e4.pdf

En lo relacionado con la posición de España a nivel mundial, no se puede comparar la energía nuclear con la energía termosolar. La potencia instalada en España de energía nuclear supone el 0,17 % de la potencia total instalada en el mundo.

http://www.mityc.es/energia/nuclear/Centrales/Mundo/Paginas/centrales_mundo.aspx

En la industria termoeléctrica, España es el país con más potencia instalada por encima de Estados Unidos y en cuanto a empresas, de las ocho primeras con más MW instalados, siete son españolas (Revista Energías Renovables num 102, julio-agosto 2011).

http://madridemprende.esmadrid.com/en/spain-has-become-largest-and-most-important-thermo-solar-power-world

En cuanto a la gestionabilidad de la producción, las centrales nucleares españolas no cuentan con esa capacidad. La central termosolar de GEMASOLAR cuenta con un sistema de almacenamiento que permite su funcionamiento a plena carga durante 15 horas sin aporte solar, permitiendo trabajar 6500 horas anuales según proyecto.

http://www.torresolenergy.com/TORRESOL/planta-gemasolar/es

Esto, por supuesto, no implica que tenga la capacidad de producir energía los 365 días del año las 24 horas pero si permite cierta gestión a la hora de producir más o menos electricidad.

En lo referente al tema de la “guerra”, opino que el gobierno debe enfocar sus esfuerzos en un sentido u otro. Esta claro que va a seguir existiendo centrales nucleares, centrales de ciclo combinado y de carbón, pero debemos focalizar esfuerzos.

Alemania ha apostado fuertemente por las energías renovables mientras que Francia apuesta por un modelo más enfocado a la energía nuclear. ¿Cuál debe ser nuestro modelo energético?

En el cálculo de la fotovoltaica y la eólica no incluyes los costes de operación y mantenimiento que sí incluyes en la nuclear y que en la eólica rondan los 17-20 €/MWh…

http://www.aeeolica.org/uploads/documents/Anuario%2011%20completo.pdf (pag 17)

dime ahora si sigue siendo inferior.

El factor de carga medio del 92% proyectado del EPR es debido a ciclos de operación más largos y periodos de recarga más cortos con respecto a los reactores actuales (como ya indicaba) con lo cual no tiene sentido aferrarse a ese 85% que utilizas más aún cuando en el análisis de Gemasolar estás utilizando el factor de carga proyectado y no datos reales así que o jugamos todos con las mismas cartas o ninguno.

Dicho esto, un factor de carga del 92% tampoco es una cifra que pueda resultar exagerada teniendo en cuenta que la propia Finlandia ha mantenido estos valores las últimas dos décadas con sus actuales reactores que son de los 70:

http://www.tvo.fi/www/page/1712/

Como puedes ver a continuación la generación eólica los últimos 365 dias ha sido de 41.411 GWh:

http://www.ree.es/operacion/comprobar_ines.asp?fichero=16122011

teniendo en cuenta que a principios de año teníamos 20.676 MW esto quiere decir que el factor de capacidad sería del 22,8% o 2.003 horas; aunque en realidad es menor ya que a lo largo de este año han entrado en operación más MW eólicos, probablemente etorno a 1.000 MW nuevos. Y esto son datos reales de operación y no proyecciones, y la senda es decreciente.

Que España es líder termosolar no lo ponía en duda, lo que criticaba era el argumento de que apoyarla es una forma de incentivar nuestra economía ya que se puede decir lo mismo del apoyo a la nuclear teniendo en cuenta el tejido industrial que ya hay en este pais a pesar de que son ya 23 los años desde la entrada en operación del ultimo reactor, y esto es debido a la internacinalización de las empresas españolas por eso el que sea el 12º país por potencia instalada no aporta mucho en cuanto a la capacidad industrial, aportan mucho más los dos enlaces que te ponía en mi otro comentario.

Dices “En cuanto a la gestionabilidad de la producción, las centrales nucleares españolas no cuentan con esa capacidad.”

¿Pero estás comparando con el EPR de Olkiluoto o con las centrales de España? no puedes cambiar la referencia de comparación según conveniencia. Y aquí me permito hacer también un matiz, en España se decidió que la energía proveniente de la nuclear sirviera de fuente de generación de base ya que centrales como la de Cofrentes (BWR/6) tambien tienen capacidad para operar en seguimiento, pero como decía en su momento se decidió que su función fuera la de operar en base.

También conviene remarcar que las centrales nucleares españolas sí son gestionables lo que no son es flexibles, porque manda narices que consideres más gestionable a la termosolar cuando esta no puede asegurar la producción las 24h en invierno que es cuando la demanda eléctrica en España es mayor. Coge el balance diario que ponía antes y fíjate que hoy los 1.102,4 MW termosolares que hay operativos generan 2 GWh, es decir el equivalente a 1,8h a plena potencia… Gemasolar podrá ser gestionable en los meses de verano (y aún aquí me gustaría ver los datos de operación) pero desde luego no es una tecnología gestionable habida cuenta su capacidad en invierno y en dias nublados prolongados (se ven mucho más afectadas que la fotovoltaica por esta circunstancia).

Por cierto, mientras parece preocuparte mucho el tema de la flexibilidad nuclear resulta curioso que no hagas mención alguna a la no gestionabilidad de la eólica indicando como no solo no aporta sino que consume servicios de ajuste al sistema eléctrico.

Y finalmente, la apuesta Alemana por las renovables en sustitución de la nuclear les está suponiendo el aumento de fuentes fósiles (20 GW nuevos para 2020):

http://www.platts.com/RSSFeedDetailedNews/RSSFeed/Coal/8593998

y el pasar de ser netamente exportadores a importadores, además de tener uno de los precios de la electricidad tanto para industria como para uso domestico más caros de toda Europa (pag 28-29 y 33):

http://ec.europa.eu/energy/observatory/electricity/doc/qreem_2011_quarter2.pdf

Por contra Francia tiene uno de los niveles de emisiones de CO2 per capita más bajos de la Unión Europea al igual que sus precios de la electricidad.

Ante esto tengo claro cual debería ser nuestro modelo…

Perdón, sí que incluyes los costes de O&M pero debido al extraño indicador que has decidido utilizar (que en ocasione lo expresas como €/MW y año, es decir potencia y en otras €/MWh y año, es decir energía) hay cosas que no veo. Según los datos que utilizas en la nuclear el coste por MWh del combustible y O&M sumados es de 13,11 €/MWh que sin embargo tienen un mayor impacto en tu indicador que los 17-20 €/MWh de O&M eólicos.

Por eso lo normal es utilizar el indicador de €/MWh porque al fin y al cabo lo que nos interesa saber el coste por unidad producida. Por ejemplo, con Olkiluoto tenemos que a lo largo de su vida generará 720.000 GWh (utilizando tu factor de 85% que en realidad con el del 92% serian 773.683 GWh), es decir que el impacto de 8,33 €/MWh (7,75 €/MWh) que si sumamos los valores que das para combustible y O&M (que no me convencen y se puede hablar más a fondo de ellos) resultaría en un coste de 21,44 €/MWh (20,86 €/MWh).

Por otro lado pongamos la eólica que con los datos que utilizas para un proyecto de 1.000 MW generaría a lo largo de su vida 55.000 GWh con lo que el coste de inversión sería de 17,27 €/MWh que sumados a los costes de O&M que le da la CNE sería un total de 34,27 €/MWh (37,27 €/MWh utilizando el valor de O&M que le imputa la Asociación Eólica Española). Y esto utilizando el valor 2.200 horas de funcionamiento sobre el cual ya he expresado mis pegas.

La disculpa de este último comentario hace referencia a otro que no aparece debido a que seguramente estará en la cola antispam porque tenía enlaces.

Aprovecho para comentar el dato que das sobre el coste de combustible nuclear. Utilizando los datos que das a mi no me salen 5,48 €/MWh; si son necesarias 155 toneladas de uranio y su precio es de 35,35 euros la libra, ara un reactor de 1000 MW operando 7.500 horas el coste que me sale es de 1,61 €/MWh.

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