La energía nuclear comparada con los combustibles fósiles
La generación de energía nuclear existe desde la década de 1960, pero experimentó un crecimiento masivo a nivel mundial en las décadas de 1970, 1980 y 1990. En el gráfico interactivo que se muestra vemos cómo ha cambiado la generación nuclear mundial en el último medio siglo.
Tras el rápido crecimiento registrado entre los años 70 y 90, la generación mundial se ha ralentizado considerablemente. De hecho, observamos un fuerte descenso de la producción nuclear tras el tsunami de Fukushima en Japón en 2011 [analizamos las repercusiones de este desastre más adelante en este artículo], ya que los países desconectaron las centrales por motivos de seguridad.
Anteriormente analizamos la producción nuclear en términos de unidades de energía, es decir, cuánto produce cada país en teravatios-hora. Pero para entender la importancia de la energía nuclear en el sistema energético, hay que situarla en la perspectiva del consumo total de energía.
Hay que tener en cuenta que estos datos se basan en la energía primaria calculada por el “método de sustitución”, que intenta corregir las ineficiencias de la producción de combustibles fósiles. Para ello, convierte las fuentes de energía no fósiles en sus “equivalentes de entrada”: la cantidad de energía primaria que se necesitaría para producir la misma cantidad de energía si procediera de los combustibles fósiles. Aquí examinamos este ajuste con más detalle.
El futuro de la energía nuclear
La energía nuclear es la segunda fuente de electricidad baja en carbono en la actualidad, con 452 reactores en funcionamiento que proporcionaron 2700 TWh de electricidad en 2018, o el 10% del suministro mundial de electricidad.En las economías avanzadas, la energía nuclear ha sido durante mucho tiempo la mayor fuente de electricidad baja en carbono, proporcionando el 18% del suministro en 2018. Sin embargo, la energía nuclear está perdiendo terreno rápidamente. Mientras que 11,2 GW de nueva capacidad nuclear se conectaron a las redes eléctricas a nivel mundial en 2018 -el total más alto desde 1990- estas adiciones se concentraron en China y Rusia.
La energía nuclear ha evitado alrededor de 55 Gt de emisiones de CO2 en los últimos 50 años, casi igual a 2 años de emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía. Sin embargo, a pesar de la contribución de la energía nuclear y el rápido crecimiento de las energías renovables, las emisiones de CO2 relacionadas con la energía alcanzaron un récord en 2018, ya que el crecimiento de la demanda de electricidad superó el aumento de la energía baja en carbono.
En ausencia de nuevas ampliaciones de la vida útil y de nuevos proyectos, podrían producirse 4.000 millones de toneladas adicionales de emisiones de CO2, lo que subraya la importancia del parque nuclear para las transiciones energéticas bajas en carbono en todo el mundo. En las economías emergentes y en desarrollo, sobre todo en China, el parque nuclear proporcionará electricidad con bajas emisiones de carbono durante las próximas décadas, pero el parque nuclear de las economías avanzadas tiene una edad media de 35 años y muchas centrales se acercan al final de su vida útil. Sin embargo, el parque nuclear de las economías avanzadas tiene una media de 35 años y muchas centrales se acercan al final de su vida útil. Dada su antigüedad, las centrales están empezando a cerrar, y se espera que el 25% de la capacidad nuclear existente en las economías avanzadas se cierre para 2025. No obstante, siguen representando una importante inversión de capital. El coste estimado de ampliar la vida operativa de 1 GW de capacidad nuclear durante al menos 10 años oscila entre 500 millones de dólares y algo más de 1.000 millones de dólares, dependiendo del estado del emplazamiento.Sin embargo, las difíciles condiciones del mercado son un obstáculo para las inversiones de ampliación de la vida útil. Un periodo prolongado de precios bajos de la electricidad al por mayor en la mayoría de las economías avanzadas ha reducido drásticamente o eliminado los márgenes de muchas tecnologías, lo que hace que la energía nuclear corra el riesgo de cerrar antes de tiempo si se necesitan inversiones adicionales. Por ello, la viabilidad de las ampliaciones depende en gran medida de las condiciones del mercado nacional.
Centrales nucleares de todo el mundo
La producción de calor nuclear se obtiene de la fisión de combustibles nucleares en reactores nucleares. Este calor se utiliza posteriormente para la producción de electricidad. El calor restante (unos 2/3 del total) se pierde principalmente, salvo una parte muy pequeña que se utiliza para la agricultura y la calefacción urbana. La producción total de calor nuclear en la UE en 2020 fue de 175.000 toneladas equivalentes de petróleo (tep), lo que supone un descenso del 18,7% respecto a 2011.
El principal uso del calor nuclear es la producción de electricidad. La generación bruta de electricidad de las centrales nucleares en la UE en 2020 ascendió a 683 512 GWh, lo que representa un descenso del 25,2 % en comparación con 2006. A lo largo del período comprendido entre 1990 y 2020 pueden distinguirse dos tendencias diferentes. Entre 1990 y 2004, la cantidad total de electricidad producida en instalaciones nucleares de la UE aumentó un 26,9 %, alcanzando un máximo de 928 438 GWh en 2004, debido al aumento del número de reactores en funcionamiento. Entre 2004 y 2006, la producción total de energía nuclear en la UE se estabilizó, antes de disminuir en un 25,2 % entre 2006 y 2020, debido principalmente a una fuerte caída de alrededor del 61,5 % en la producción nuclear en Alemania (véase el cuadro 2).
Costes de la energía nuclear en comparación con otras fuentes de energía
Las centrales nucleares generan electricidad mediante reacciones nucleares en cadena de fisión controlada (es decir, división de átomos) para calentar el agua y producir vapor para alimentar las turbinas. La energía nuclear suele considerarse una fuente de energía “limpia” porque la central no emite gases de efecto invernadero (GEI) ni otras emisiones a la atmósfera. A medida que Estados Unidos y otros países buscan fuentes de energía de bajas emisiones, los beneficios de la energía nuclear deben sopesarse con los riesgos operativos y los desafíos de almacenar el combustible nuclear gastado y los residuos radiactivos.
El ciclo del combustible nuclear es el proceso completo de producción, utilización y eliminación del combustible de uranio. Alimentar una central nuclear de un gigavatio durante un año puede requerir la extracción de entre 20.000 y 400.000 toneladas de mineral, su procesamiento para obtener 27,6 toneladas de combustible de uranio y la eliminación de 27,6 toneladas de combustible gastado altamente radiactivo, de las cuales el 90% (en volumen) son residuos de baja actividad, el 7% son residuos de actividad intermedia y el 3% son residuos de alta actividad.16,17 Las centrales estadounidenses utilizan actualmente ciclos de combustible de un solo uso sin reprocesamiento.18,19