Non è chiaro se il Dipartimento della Difesa debba continuare a svilupparsi nuovi tipi di microreattori - principalmente perché hanno costi e regolamenti incerti. Tuttavia, possiamo utilizzare un quadro sistematico e ripetibile per collegare tali informazioni non appena diventano disponibili per aprire la strada a decisioni di investimento efficaci del Dipartimento della Difesa. Possiamo persino utilizzare i dati e le informazioni attualmente disponibili per identificare i risultati preliminari.
Ad esempio, i microreattori più piccoli, che hanno una capacità di potenza di 1-5 megawatt elettrici, sono troppo costosi per quasi tutte le sedi del Dipartimento della Difesa negli Stati Uniti quando si confrontano i costi medi dell'elettricità con i costi energetici dello status quo, anche quando un costo del carbonio, sono inclusi il valore della resilienza energetica e l'efficienza produttiva.
All'estremo opposto dello spettro, i reattori nucleari più grandi e avanzati (80-300 MWe) hanno un costo medio dell'elettricità inferiore ma producono troppa energia per essere consumata in modo indipendente da quasi tutte le sedi del Dipartimento della Difesa.
Tra questi due estremi, un microreattore di medie dimensioni (17 MWe) potrebbe essere un investimento utile fino a 21 diverse sedi DoD negli Stati Uniti.
Indipendentemente dalle loro dimensioni, i microreattori hanno costi di capitale significativi. Il DoD ha recentemente annunciato a $ 300 milioni di contratto progettare, costruire e testare un prototipo di microreattore. Questo è tra quattro e 20 volte superiore alle stime dei costi di costruzione da a Rapporto dell'Istituto per l'Energia Nucleare pubblicato nel 2019. Sebbene il contratto includa più della semplice costruzione, il significativo aumento dei costi è in linea con temi della ricerca del Massachusetts Institute of Technology — che le stime dei costi di costruzione delle centrali nucleari tendono ad aumentare man mano che il microreattore matura da concetto a prototipo.
Piuttosto che guardare solo ai costi di costruzione, un modo più efficace per confrontare diverse fonti di generazione di elettricità è il loro costo livellato dell'elettricità, che è il costo medio dell'elettricità per l'intero ciclo di vita. Per i microreattori, questo dipende in gran parte dalla quantità di energia che può essere prodotta in un istante: la capacità di potenza, o MWe — la percentuale della piena capacità erogata nel tempo — il fattore di capacità in percentuale — e come efficienze produttive diminuire i costi per ogni unità successiva.
I microreattori sono più convenienti se hanno una grande capacità di potenza (MWe), se vengono utilizzati in modo coerente per tutta la loro durata di vita (un fattore di capacità vicino al 100%) e se vengono implementate numerose unità.
I risultati preliminari di cui sopra si concentrano sull'ubicazione dei microreattori presso le sedi del Dipartimento della Difesa negli Stati Uniti. Ciò consente loro di avere una maggiore capacità di potenza (MWe) rispetto ai reattori portatili o mobili. L'analisi richiedeva inoltre che le sedi del Dipartimento della Difesa avessero una richiesta di potenza media superiore alla capacità di potenza del microreattore (MWe) per garantire che il microreattore fosse utilizzato in modo coerente per tutta la sua durata. Ciò aumenta il fattore di capacità più vicino al 100% e mantiene il costo medio dell'elettricità il più basso possibile.
Poiché la maggior parte delle sedi DoD ha una domanda di potenza media relativamente bassa, esiste un compromesso tra i microreattori con una maggiore capacità di potenza (MWe) e il numero di sedi DoD che possono utilizzarli con un fattore di capacità vicino al 100%. Questo spiega in parte perché un microreattore di medie dimensioni da 17 MWe potrebbe essere un investimento utile per il Dipartimento della Difesa.
Affinché valga la pena investire un DoD in un microreattore da 17 MWe, il DoD deve tenere conto di un costo del carbonio e di un valore di resilienza energetica; le stime dei costi del microreattore non possono aumentare; e tutte le 21 sedi devono essere host vitali, tutto in modo che l'efficienza di produzione riduca i costi del microreattore con ciascuna unità.
Pertanto, i responsabili delle decisioni del Dipartimento della Difesa potrebbero voler investire prima in stime dei costi più accurate ed eseguire un'indagine più mirata sulle sedi del Dipartimento della Difesa per determinare se l'investimento sarà utile.
Oggi, il DoD sta sviluppando un microreattore fisso e trasportabile, ma questa non è la prima volta che il DoD investe in questa tecnologia. Il programma per l'energia nucleare dell'esercito, o ANPP, ha progettato, costruito e gestito microreattori da 1954-1976 - quando l'energia nucleare era agli inizi. ANPP ha dimostrato otto microreattori con diversi design; tre erano fisse, tre erano portatili (per il trasporto e il rimontaggio) e due erano mobili (su un camion/chiatta). Il programma è stato infine interrotto perché nessuno dei reattori forniva una capacità operativa unica - ognuno avrebbe potuto essere sostituito con una fonte di energia alternativa - e perché erano probabilmente più costosi di quelle fonti di energia alternative.
Un'analisi d'archivio suggerisce che l'energia prodotta dai microreattori ANPP era da tre a cinque volte più costosa che se i generatori diesel producessero la stessa quantità di energia con un costo completamente gravato del gasolio, che rappresenta i costi oltre al carburante stesso, come il trasporto , protezione, personale, ecc. Questi esempi storici evidenziano quanto siano importanti i costi quando si considera un investimento in una tecnologia sostitutiva.
In definitiva, la decisione di investire in un microreattore è complessa; numerose ipotesi e incertezze potrebbero interagire tra loro per determinare se l'investimento vale la pena. Pertanto, i responsabili delle decisioni del Dipartimento della Difesa dovrebbero utilizzare un quadro decisionale sistematico e ripetibile per aiutare a gestire queste complessità; un possibile quadro può essere trovato nella mia tesi di dottorato. Il framework può fornire ai responsabili delle decisioni del DoD la possibilità di comunicare efficacemente tra loro sulla decisione di investire in un microreattore e può essere riapplicato in futuro, poiché le capacità del microreattore e i requisiti di localizzazione del DoD cambiano inevitabilmente.
Il primo tenente dell'aeronautica americana Kyle D. Haak ha conseguito un dottorato in analisi politica presso la Pardee Rand Graduate School. Le opinioni espresse in questo commento non rappresentano necessariamente le opinioni del think tank Rand, dell'aeronautica americana, del dipartimento della difesa degli Stati Uniti o del governo degli Stati Uniti. Per ulteriori dettagli, guarda una presentazione online ed leggi la tesi su questo argomento.
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- Fonte: https://www.defensenews.com/opinion/commentary/2022/12/27/should-the-pentagon-invest-in-microreactors/
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