Fãs de energia nuclear têm funcionado na defesa por décadas, especialmente depois que um terremoto seguido por um tsunami provocou um colapso catastrófico na usina de Fukushima Daiichi, no Japão, em março de 2011. No entanto, muita coisa mudou nos últimos 10 anos, e uma delas é a crescente demanda por novas fontes de hidrogênio.
Energia nuclear perde brilho nos EUA…
O efeito em cascata do desastre de Fukushima mal abalou a sede por energia nuclear em algumas nações. Apenas dois anos após o colapso, por exemplo, a Arábia Saudita projetou que teria 17 gigawatts até 2032. Esse alvo foi abandonado, mas no início deste verão ele estava de volta a bordo com planos para duas novas usinas nucleares, cada uma com uma capacidade de 1,4 gigawatts.
Nos EUA, porém, as perspectivas para a nova energia nuclear são bastante fracas. Alternativas mais baratas estão no campo de energia renovável. Parques eólicos e matrizes solares também levam muito menos tempo para construir. Os EUA ainda não exploraram seus vastos recursos eólicos offshore e só a costa atlântica está em um caminho para desenvolver mais de 35 gigawatts de vento offshore, mesmo sem os bloqueios políticos em curso na Carolina do Sul, Geórgia e Flórida.
A eficiência energética é outra correção relativamente rápida que reduzirá a demanda por novas usinas nucleares. A tendência da bomba de calor está recebendo muita atenção nos dias de hoje. Há muito mais a percorrer através da Lei bipartidária de infraestrutura e da recém-cunhada Lei de Redução da Inflação.
Outra fonte de pressão é a segurança nacional. O Departamento de Energia dos EUA vem promovendo microgrids alimentados por renováveis e outros recursos energéticos distribuídos como forma de melhorar a resiliência energética e a segurança para bases militares, e para o público em geral. A fúria assassina da Rússia pela Ucrânia também ressalta o quão grandes e centralizadas instalações nucleares destinadas ao uso pacífico podem ser armadas para a guerra.
… E, no entanto, de alguma forma se apega à vida
Por mais fraca que seja a perspectiva de mais energia nuclear nos EUA, a frota atual do país ainda está em funcionamento. O número de reatores nucleares comerciais nos EUA atingiu 104 em 2012 e caiu para 93 até 2021, distribuídos entre 55 usinas em 28 estados. No entanto, em uma reviravolta interessante, a capacidade total da frota aumentou ao longo desse período, atingindo 95.492 megawatts em 2021. De acordo com a Agência de Informações sobre Energia dos EUA, a frota ainda detém uma participação de 20% na geração de eletricidade nos EUA.
Os upgrades de eficiência e outros ajustes são responsáveis por parte do crescimento da capacidade da frota. Outro elemento a considerar é algo chamado fatores de capacidade, que o EIA define como “a razão da energia elétrica produzida por uma unidade geradora para o período considerado para a energia elétrica que poderia ter sido produzida em operação contínua de energia total durante o mesmo período”.
O Departamento de Energia aconselha a não confundir fator de capacidade com geração de eletricidade.
“Os fatores de capacidade permitem que os aficionados por energia examinem a confiabilidade de várias usinas. Ele basicamente mede a frequência com que uma planta está funcionando com potência máxima. Uma usina com um fator de capacidade de 100% significa que está produzindo energia o tempo todo”, explicam, acrescentando que “a Nuclear tem o fator de maior capacidade de qualquer outra fonte de energia — produzindo energia confiável e livre de carbono mais de 92% do tempo em 2021”.
Para aqueles que mantêm pontuação em casa, que bate carvão e gás natural em 49,3% e 54,4%, respectivamente), bem como as fontes intermitentes de eólica (34,6%) e solar (24,6%).
O ângulo de flexibilidade
Se tudo isso soa como CleanTechnica está torcendo por mais energia nuclear, não particularmente. Além das desvantagens listadas acima, a questão dos recursos hídricos está se movendo para a frente da linha à medida que as mudanças climáticas atraem períodos mais intensos de calor e seca para o quadro, e isso está se configurando para ser outra bagunça quente.
Nossos amigos da SP Global explicam que “as questões de escassez de água exacerbadas pelas mudanças climáticas representam um risco de desempenho a curto e longo prazo para usinas, como hidrelétricas e nucleares, em todo o mundo”.
“E na Baixa 48, mais da metade da frota nuclear e alimentada por fósseis está localizada em áreas previstas para enfrentar o estresse hídrico relacionado ao clima até o final desta década sob um cenário de negócios como de costume”, acrescentam.
No entanto, na medida em que a energia nuclear está por aí agora, e estará por perto para o futuro previsível, há oportunidades para implantar energia nuclear como outra ferramenta na caixa de ferramentas de transição energética.
Se as usinas nucleares pudessem subir e descer, poderiam se ajustar mais facilmente à entrada intermitente de energia eólica e solar na rede. Esse tipo de flexibilidade teria sido impossível até poucos anos atrás. Usinas nucleares mais antigas foram projetadas para operar em plena capacidade o tempo todo. No entanto, a pesquisa mostrou que, tecnicamente falando, eles são capazes de muito mais flexibilidade do que se pensava anteriormente.
Essa linha de pensamento tem sido perseguida por um consórcio multinacional chamado Ministerial de Energia Limpa, que produziu um relatório sobre flexibilidade nuclear e integração de energia renovável em 2020. O Departamento de Energia dos EUA estava entre os que liderava a acusação.
“A principal tomada é muito clara. O nuclear é mais flexível do que muitos de nós pensavam e seu potencial COMPLETO pode ser realizado unindo-se a renováveis para criar novos sistemas híbridos de energia que poderiam, em última análise, levar a novos empregos, economias prósperas e menores emissões”, entusiasmou o Departamento de Energia.
E, é aí que o hidrogênio entra
Os elementos de fatores de capacidade, confiabilidade, flexibilidade e intermitência adicionam mais contexto a um mix emergente entre energia nuclear e produção de hidrogênio, que está sendo lançado como “hidrogênio limpo”.
A ideia é preencher lacunas na demanda de eletricidade, desviando quilowatts de origem nuclear para instalações de eletrólise, que implantam eletricidade para impulsionar o gás hidrogênio da água.
Em termos de emissões de gases de efeito estufa, questões ambientais gerais, questões de recursos hídricos, questões de qualidade de vida e impactos contínuos na saúde pública, que é uma melhoria sobre a principal fonte de hidrogênio no mercado global hoje, que é o gás natural.
Um desenvolvimento recente no campo nuclear-hidrogênio envolve a empresa Bloom Energy.
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No ano passado, a empresa fez parceria com o Laboratório Nacional de Idaho em um projeto piloto que visa mostrar como “a energia nuclear pode ser uma entrada altamente eficiente no sistema eletíglirgista de óxido sólido para produção de hidrogênio sem carbono”.
“Quando a rede elétrica tem ampla energia, em vez de reduzir a geração de energia, a eletricidade gerada por usinas nucleares pode ser usada para produzir hidrogênio econômico em apoio à crescente economia de hidrogênio”, explicou Bloom.
Bloom introduziu seu eletrólito de óxido sólido há apenas dois anos e parece que eles já estão fora das corridas. A última coisa em sistemas eletrólitos é um processo de alta eficiência e alta temperatura.”
“O eletrólito da Bloom Energy tem uma eficiência maior do que as tecnologias de eletrólitos de baixa temperatura, reduzindo assim a quantidade de eletricidade necessária para produzir hidrogênio”, explicam.
Não é tão simples quanto parece. O plano é que a INL implante seu Laboratório de Testes e Integração de Energia Dinâmica para simular a operação do projeto de eletrólise da Bloom em conjunto com a energia nuclear.
“Os eletrólitos de alta temperatura se aproveitam tanto da energia térmica quanto da energia elétrica que estão disponíveis em usinas nucleares”, disse Tyler Westover, líder do Grupo de Sistemas Térmicos e hidrogênio da INL. “Isso expande os mercados de usinas nucleares, permitindo que elas mudem entre o envio de energia para a rede elétrica e a produção de hidrogênio limpo para os setores de transporte e energia da indústria.”
Até aqui, tudo bem. No início deste mês, Bloom anunciou os resultados iniciais do projeto piloto.
“Com quase 500 horas de operação completa de carga concluídas no laboratório, o eletrolito de alta temperatura da Bloom está produzindo hidrogênio de forma mais eficiente do que outros eletíglimen disponíveis comercialmente, incluindo PEM e alcalino”, afirmaram.
“Rodando a altas temperaturas e alta disponibilidade, os resultados piloto revelam que o Bloom Electrolyzer está produzindo hidrogênio a 37,7 kWh por quilograma de hidrogênio e com 88,5% de LHV (Menor Valor de Aquecimento) para DC. Testes dinâmicos também foram realizados e incluíram a rampa do sistema de 100% da potência nominal para 5% em menos de 10 minutos sem impactos adversos do sistema”, acrescentaram.
A energia nuclear ainda não está fora de perigo. Nesse caso, a concentração de sistemas de energia solar está emergindo como um recurso para sistemas de eletrólise de alta temperatura. Se você tiver alguma opinião sobre isso, deixe-nos uma nota no tópico de comentários.
Fonte: Clean Technica