No está claro si el Departamento de Defensa debe continuar desarrollando nuevos tipos de microrreactores — principalmente porque tienen costos y regulaciones inciertos. Sin embargo, podemos usar un marco sistemático y repetible para conectar dicha información a medida que esté disponible para allanar el camino para decisiones de inversión efectivas del Departamento de Defensa. Incluso podemos usar datos e información actualmente disponibles para identificar hallazgos preliminares.
Por ejemplo, los microrreactores más pequeños, que tienen una capacidad de energía eléctrica de 1 a 5 megavatios, son demasiado caros para casi todas las ubicaciones del Departamento de Defensa de los Estados Unidos cuando se comparan los costos de electricidad promedio con los costos de energía del statu quo, incluso cuando se trata de un costo de carbono, se incluye el valor de la resiliencia energética y las eficiencias de fabricación.
En el otro extremo del espectro, los reactores nucleares avanzados más grandes (80-300 MWe) tienen un costo promedio de electricidad más bajo pero producen demasiada energía para que casi cualquier ubicación del Departamento de Defensa la consuma de forma independiente.
Entre estos dos extremos, un microrreactor de tamaño medio (17 MWe) podría ser una inversión rentable para hasta 21 ubicaciones diferentes del Departamento de Defensa en los Estados Unidos.
Independientemente de su tamaño, los microrreactores tienen costos de capital significativos. El Departamento de Defensa anunció recientemente una $ 300 millones de contrato diseñar, construir y probar un prototipo de microrreactor. Esto es entre cuatro y 20 veces mayor que las estimaciones de costos de construcción de un Informe del Instituto de Energía Nuclear publicado en 2019. Aunque el contrato incluye más que solo la construcción, el aumento significativo de costos se alinea con temas de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts — que las estimaciones de costos de construcción de plantas de energía nuclear tienden a aumentar a medida que el microrreactor madura de un concepto a un prototipo.
En lugar de solo observar los costos de construcción, una forma más efectiva de comparar diferentes fuentes de generación de electricidad es su costo nivelado de electricidad, que es el costo promedio de electricidad durante toda la vida útil. Para los microrreactores, esto depende en gran medida de la cantidad de energía que se puede producir en un instante: la capacidad de potencia, o MWe — el porcentaje de capacidad de potencia total entregada a lo largo del tiempo — el factor de capacidad como porcentaje — y cómo eficiencias de fabricación disminuir los costos para cada unidad subsiguiente.
Los microrreactores son más rentables si tienen una gran capacidad de potencia (MWe), si se utilizan de forma constante durante toda su vida útil (un factor de capacidad cercano al 100 %) y si se implementan numerosas unidades.
Los hallazgos preliminares anteriores se enfocan en ubicar microrreactores en ubicaciones del Departamento de Defensa en los Estados Unidos. Esto les permite tener una mayor capacidad de potencia (MWe) que los reactores portátiles o móviles. El análisis también requería que las ubicaciones del Departamento de Defensa tuvieran una demanda de energía promedio mayor que la capacidad de energía del microrreactor (MWe) para garantizar que el microrreactor se use de manera constante durante su vida útil. Esto aumenta el factor de capacidad más cerca del 100 % y mantiene el coste medio de la electricidad lo más bajo posible.
Debido a que la mayoría de las ubicaciones del Departamento de Defensa tienen una demanda de energía promedio relativamente baja, existe una compensación entre los microrreactores con una mayor capacidad de energía (MWe) y la cantidad de ubicaciones del Departamento de Defensa que pueden usarlos con un factor de capacidad cercano al 100 %. Esto explica en parte por qué un microrreactor de 17 MWe de tamaño mediano podría ser una inversión valiosa para el Departamento de Defensa.
Para que una inversión del Departamento de Defensa en un microrreactor de 17 MWe valga la pena, el Departamento de Defensa debe tener en cuenta el costo del carbono y el valor de la resiliencia energética; las estimaciones de costos del microrreactor no pueden aumentar; y las 21 ubicaciones deben ser anfitriones viables, todo para que las eficiencias de fabricación reduzcan los costos del microrreactor con cada unidad.
Por lo tanto, es posible que quienes toman las decisiones del Departamento de Defensa deseen invertir primero en estimaciones de costos más precisas y realizar una investigación más específica de las ubicaciones del Departamento de Defensa para determinar si la inversión valdrá la pena.
Hoy, el Departamento de Defensa está desarrollando un microrreactor estacionario y transportable, pero esta no es la primera vez que el Departamento de Defensa invierte en esta tecnología. El Programa de Energía Nuclear del Ejército, o ANPP, diseñó, construyó y operó microrreactores de 1954-1976 — cuando la energía nuclear estaba en su infancia. ANPP demostró ocho microrreactores con diferentes diseños; tres eran estacionarios, tres eran portátiles (para transporte y montaje) y dos eran móviles (en un camión/barcaza). El programa finalmente se suspendió porque ninguno de los reactores proporcionó una capacidad operativa única (cada uno podría haber sido reemplazado con una fuente de energía alternativa) y porque probablemente eran más costosos que esas fuentes de energía alternativas.
Un análisis de archivo sugiere que la energía producida por los microrreactores ANPP era de tres a cinco veces más costosa que si los generadores diésel produjeran la misma cantidad de energía con un costo total de combustible diésel, que representa los costos además del combustible mismo, como el transporte. , protección, personal, etc. Estos ejemplos históricos resaltan cuán importantes son los costos cuando se considera una inversión en una tecnología sustituible.
En última instancia, la decisión de invertir en un microrreactor es compleja; numerosas suposiciones e incertidumbres podrían interactuar entre sí para determinar si la inversión vale la pena. Por lo tanto, los responsables de la toma de decisiones del Departamento de Defensa deben utilizar un marco de decisiones sistemático y repetible para ayudar a gestionar estas complejidades; un marco posible se puede encontrar en mi tesis doctoral. El marco puede equipar a los responsables de la toma de decisiones del Departamento de Defensa para que se comuniquen de manera efectiva entre sí acerca de la decisión de invertir en un microrreactor y se puede volver a aplicar en el futuro, ya que las capacidades del microrreactor y los requisitos de ubicación del Departamento de Defensa cambian inevitablemente.
El primer teniente de la Fuerza Aérea de EE. UU., Kyle D. Haak, tiene un doctorado en análisis de políticas de la Escuela de Graduados Pardee Rand. Los puntos de vista expresados en este comentario no representan necesariamente los puntos de vista del grupo de expertos Rand, la Fuerza Aérea de EE. UU., el Departamento de Defensa de EE. UU. ni el gobierno de EE. UU. Para más detalles, ver una presentación en línea y leer la disertación sobre este tema.
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