La energía nuclear en el transporte marítimo: una reacción a la descarbonización
A pesar de levantar suspicacias, la nueva generación de reactores está posicionando la energía nuclear como una de las opciones más viables e interesantes para descarbonizar el sector del transporte marítimo. Analizamos los pros y los contras.
Publicado el
03.10.2024
Ahora, en pleno siglo XXI, el uso de la nuclear ha entrado en la terna de otras candidatas, como el hidrógeno, el metanol o el amoníaco, siempre con el objetivo de descarbonizar el sector del transporte marítimo.
Tal y como señala Maurici Hervas, investigador del CENIT y doctorando en transición energética del Port de Barcelona, estas alternativas tienen ventajas e inconvenientes. En todo caso, no son incompatibles entre ellas, ya cada una presenta unas características que las hacen más adecuadas, según el tipo de mercancía transportada o las distancias que deben recorrer los buques sin realizar repostaje.
“Cuando hablamos de energía y transporte, un concepto clave es la densidad energética. En el caso del marítimo, lo fundamental es la densidad volumétrica. El peso, si bien es importante, no es tan restrictivo como el volumen, que puede restar espacio destinado a la carga e incidir en el modelo de negocio de las navieras. Por lo tanto, el interés radica en aquellos combustibles o fuentes de energía con densidades energéticas volumétricas elevadas”, argumenta Hervas.
Las ventajas que ofrece la nuclear en el transporte marítimo
En este escenario, el hidrógeno se convierte en una alternativa poco interesante, ya que se trata de una molécula muy pequeña “y difícil de contener” y que requiere de tanques criogenizados y muy herméticos para evitar fugas. Lo mismo sucede con las versiones más “verdes” del metanol y amoniaco, ya que parten de la propia molécula de hidrógeno, según Hervas.
La energía nuclear, en cambio, presenta una densidad volumétrica mucho más atractiva para el transporte marítimo, además de otros beneficios, gracias a nueva generación de reactores:
- No requiere repostaje
Muchos portacontenedores y petroleros necesitan sistemas de hasta 50 megavatios, energía suficiente para abastecer a unos 50.000 hogares. En cambio, los submarinos y portaaviones actualmente propulsados por energía nuclear utilizan uranio altamente enriquecido y reactores de agua ligera, lo que les permite funcionar durante 30 años o más sin repostar.
Los reactores de nueva generación pueden cumplir una función similar utilizando un combustible de uranio menos enriquecido que podría utilizarse con fines comerciales.
“Esto significaría un cambio de paradigma en la logística, ya que no dependería de la volatilidad de los precios del combustible que impactan en la gestión de la flota ni de planificar sus escalas en función de las necesidades del bunkering”, destaca Hervas.
- Contamina menos que otras opciones
Según la International Atomic Energy Agency (IAEA), si se compara con otras fuentes sostenibles que generan electricidad, la energía solar necesita 17 veces más material y ocupa un terreno 46 veces mayor para producir una unidad de energía. De hecho, la nuclear ya proporciona alrededor de una cuarta parte de la electricidad con bajas emisiones de carbono del mundo.
“Permitiría que las navieras hagan frente al paquete de regulaciones europeas como FuelEU Maritime + ReFuelEU, ya que esta medida agrupa las emisiones que genera el conjunto de una flota y permite combinar distintos tipos de combustibles con el objetivo final de reducir las emisiones de carbono totales”, argumenta el experto en nuevos combustibles.
- Es una energía que promueve la circularidad
Gran parte de los residuos nucleares pueden utilizarse para producir energía mediante tecnologías nucleares de nueva generación. Por eso, aclara Hervas, en la industria no se habla de “residuos nucleares”. “La nueva tecnología que utilizan los reactores rápidos permite reaprovechar el combustible y destinarlo a otros usos”, recalca.
La nueva generación de reactores nucleares, clave para el transporte
“La mayoría de reactores actualmente en uso pertenecen a la tercera generación, mientras que la cuarta, actualmente en fase de investigación y desarrollo, es la que abrirá un nuevo campo de posibilidades”, afirma Hervas.
Una de las claves de esta nueva generación de cinco tipos de reactores nucleares es que utilizan refrigerantes alternativos que mejoran la seguridad con respecto a los diseños tradicionales.
Utiliza uranio disuelto en una mezcla líquida de sales de fluoruro fundidas para generar calor mediante una reacción nuclear de fisión en cadena controlada en el núcleo. La sal fundida actúa como refrigerante y moderador, manteniendo la reacción en cadena. Los reactores de sales fundidas se alimentan de por vida, por lo que no necesitan repostar.
Un tubo de calor nuclear (microrreactor de baja presión) es un dispositivo pasivo de transferencia de calor. El uranio se utiliza como combustible para generar calor mediante una reacción nuclear de fisión en cadena controlada en el núcleo del reactor.
Esta categoría se ha transformado en pequeños reactores modulares que podrían utilizarse a bordo. Usan uranio como combustible para generar calor mediante una reacción nuclear de fisión en cadena controlada. El calor se transfiere al refrigerante, que en un PWR suele ser agua corriente.
Los reactores de gas de alta temperatura son reactores nucleares avanzados que utilizan una mezcla de tipos de combustible y emplean gas helio como refrigerante para extraer calor para la generación de electricidad o energía térmica. Disponen de sistemas de seguridad pasivos, como la moderación por grafito y el combustible revestido de cerámica para un funcionamiento fiable y seguro.
Utilizan metales líquidos como refrigerantes en lugar de agua, lo que permite temperaturas de funcionamiento más elevadas y una mayor eficiencia térmica. Estos reactores también están diseñados con características de seguridad inherentes, ya que los refrigerantes no reaccionan con el aire o el agua, lo que reduce el riesgo de explosiones de vapor o la producción de hidrógeno en caso de fuga.
Hervas destaca, precisamente, la seguridad pasiva como el elemento más destacado de la cuarta generación de reactores nucleares. También resalta que tampoco es preciso contar con expertos en energía nuclear a bordo en caso de producirse algún incidente.
“La cuarta generación de reactores más pequeños explora distintas tecnologías que permiten que estos reactores cumplan fines distintos y que, además podrán controlarse y gestionarse digitalmente a distancia, según las normas que establezca la IAEA y la Organización Marítima Internacional (OMI)”, añade.
La historia y la opinión pública, ‘enemigos’ de la nuclear
Los accidentes en las centrales nucleares de Chernóbil (1986) o Fukushima (2011), las amenazas nucleares durante la Guerra Fría o el programa nuclear que está desarrollando Corea del Norte han minado la reputación de la nuclear entre la población civil, que la mira de reojo atemorizada, más allá de considerarla como una energía verde de presente y de futuro.
“Por un lado, se trata de una energía que no es perceptible para el ser humano porque es inodora, inocua y no genera calor. Esto crea una sensación de falta de control que deriva en pánico entre el ser humano. Lo segundo es que, a pesar de que a lo largo de la historia se han producido muy pocos accidentes, la severidad de los mismos es muy grave”, enumera Hervas.
La clave para aumentar el grado de confianza radica, según el experto, en transmitir a la sociedad que esta nueva generación de reactores se basa en tecnologías de seguridad pasiva en las que apenas intervendrá el ser humano ni precisará de recargas, ya que funcionarán como una caja negra. Eso sí, “habrá que proteger los reactores para que no caigan en manos indeseadas cuando naveguen en aguas poco controladas”, alerta.
Otro aspecto clave es el regulatorio, tanto por parte de la IAEA como de la OMI. “Conviene no acelerar este punto, ya que se precisa de mucha normativa por parte de ambas y deberán entenderse, ya que estas organizaciones provienen de dos sectores muy diferentes”, recomienda.
En este sentido, Hervas celebra la creación de NEMO, la Nuclear Energy Maritime Organization, que aúna ambos mundos para avanzar en esta dirección.
“Es relevante apuntar que ha pasado mucho más tiempo entre la tercera y cuarta generación de reactores que entre las anteriores por una cuestión no de física o vigilancia nuclear, sino por una cuestión relacionada con la tecnología de los materiales y el hecho de que estos utilizan nuevas tecnologías que, en ningún caso, son una iteración mejorada de las anteriores”, afirma.
Hervas también cree que es importante comunicar al conjunto de la sociedad el mensaje de cómo esta energía puede ser fundamental para descarbonizar el sector.
Primeras pruebas y ensayos
Tanto las navieras como otras empresas e instituciones relacionadas con esta energía están estudiando el uso de la nuclear en sus flotas y en el sector del transporte marítimo.
- Es el caso de la italiana RINA, una de las principales empresas de certificación de buques del mundo, que está estudiando el uso de combustible nuclear y participa en un estudio de viabilidad junto con Fincantieri, uno de los mayores grupos de construcción naval del mundo.El CEO de RINA, Ugo Salerno, afirmó que los portacontenedores, que requieren una potencia considerable, se encuentran entre los segmentos del transporte marítimo que podrían ser viables para el combustible nuclear, pero cree que lo más probable es que transcurran “entre siete y diez años” antes de que la producción sea viable.
- El gigante naviero japonés Imabari Shipbuilding, junto con otra docena de empresas, ha invertido 80 millones de dólares en la start-up británica Core Power para desarrollar una central nuclear flotante con tecnología SMR que algún día podría utilizarse también en buques.
- Y en Corea del Sur, nueve organizaciones, entre ellas compañías navieras y el Instituto de Investigación de Energía Atómica de Corea, planean desarrollar y probar grandes buques propulsados por SMR.
- Por su parte, el Departamento de Energía de Estados Unidos encargó a la American Bureau of Shipping un estudio, recientemente concluido, para identificar los reactores adecuados para un buque mercante y describir los retos de I+D que habría que superar antes de que el transporte marítimo propulsado por energía nuclear pudiera convertirse en una realidad comercial.
- Por último, Maersk ha decidido unirse a un estudio innovador liderado por Lloyd’s Register (LR) y, de nuevo, la británica Core Power que investigará los requisitos para la actualización de las normas de seguridad junto con la mejora de la comprensión operativa y normativa necesaria para la aplicación de la energía nuclear en el transporte marítimo de contenedores.
Hervas estima que la implementación de la energía nuclear en el transporte marítimo podría producirse en una década para los barcos intercontinentales y antes de 2050 en aquellas embarcaciones que cubren distancias regionales.
No ve viable, sin embargo, su uso en buques de pasaje.
- ¿Y qué papel jugarán los puertos?
En el caso del transporte marítimo propulsado por energía nuclear, el papel de los puertos será diferente respecto al adoptado con los combustibles tradicionales ya que, en general, no se encargarían de suministrar este combustible a los buques ni lo almacenarían en sus instalaciones.
“En todo caso, aquellos puertos que ofrezcan este servicio, y que en principio serían minoritarios, destinarían una terminal donde se realizaría el mantenimiento de los reactores y las comprobaciones e inspecciones pertinentes”, concluye Hervas.
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