La transición energética y la descarbonización industrial

En el futuro que queremos hay abundancia de energía limpia para un planeta con alto suministro eléctrico. Para descarbonizar por completo el sistema energético mundial y permitir que cada ciudadano del mundo reciba servicios modernos de energía eléctrica equivalentes al promedio de la Organización de Cooperación y Desarrollo Económicos, se necesitan más de 30 teravatios (eléctricos) (Tw(e)) de energía limpia estable.

¿De qué manera pueden seguir creciendo las industrias y las economías, incluso mientras apuestan por la descarbonización?

En 2022, el 37 % del uso de energía a escala mundial correspondió al sector industrial, que fue responsable directo de la emisión de 9 gigatoneladas (Gt) de dióxido de carbono, es decir, el 25 % de las emisiones de dióxido de carbono del sistema energético en el mundo (excluidas las emisiones indirectas procedentes del uso de electricidad para procesos industriales). A pesar de los compromisos de descarbonización, las emisiones de proceso causadas por los principales países industrializados han venido aumentando a un ritmo constante.

Gestionar las necesidades de calor y electricidad del sector industrial en la transición energética

Una de las principales tendencias en la transición energética es el impulso hacia la electrificación a gran escala, incluso en las actividades industriales. Sin embargo, esta estrategia de “electrificación completa” plantea notables desafíos, sobre todo en cuanto a la satisfacción de las necesidades de calor y electricidad del sector industrial, que son distintas de las de los recursos conectados a la red y exclusivamente eléctricos, ya que siguen el perfil de carga de un sistema de producción combinada de calor y electricidad de tipo “detrás del contador”. El primer desafío es el uso simultáneo de calor y electricidad, y el segundo, el requisito de sólida fiabilidad, disponibilidad y seguridad en el proceso. Hay varias otras cuestiones, como la disponibilidad de nuevas líneas de transmisión y la eficacia y la fiabilidad del nuevo proceso de electrificación, que se presentan como obstáculos.

Como se ha analizado en un informe reciente del Departamento de Energía de los Estados Unidos (EE. UU.), la mayoría de las emisiones de los sectores industriales proviene del calor: casi el 60 % de las emisiones son producto de las necesidades de calor y la generación de electricidad in situ. Si se tiene en cuenta la intensidad carbónica de la red eléctrica, las emisiones industriales podrían superar fácilmente el 70 % de las emisiones totales.

La inclusión en el 28^o período de sesiones de la Conferencia de las Partes en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP28) de la energía nuclear como fuente de energía limpia que requiere un desarrollo acelerado fue un hecho sin precedentes. Más de 22 países se comprometieron a trabajar para triplicar la capacidad nuclear mundial de aquí a 2050. No obstante, esto produciría alrededor de 9000 teravatios-hora (TW-h) de energía, lo que equivale al consumo total de energía del que fue responsable el sector de la industria siderúrgica en 2022. Para la total descarbonización de las industrias que consumen mucha energía, como la química, la petroquímica, la del cemento y la del papel y la pasta de papel, se necesitaría un aumento mucho mayor del calor y la electricidad limpios.

El uso de fuentes de energía intermitentes exige una ampliación a gran escala de la red, lo que afecta su estabilidad y se traduce en un incremento de los costos del sistema y los incurridos para aportar fiabilidad. Estos factores no se ajustan a las necesidades energéticas de la industria y podrían limitar considerablemente el crecimiento industrial. Sin embargo, una fuente descentralizada de energía nuclear, como un pequeño reactor modular (SMR) o un microrreactor en un emplazamiento industrial o una aglomeración industrial, puede proporcionar suficiente calor y electricidad para satisfacer las necesidades. Empresas como Dow Chemicals ya contemplan probar este modelo con planes para instalar SMR de alta temperatura refrigerados por gas en una de sus instalaciones de producción de los Estados Unidos con el fin de sustituir el gas natural por calor y energía limpios y descarbonizar la producción.

Un futuro energético sostenible

El sector químico es un proveedor esencial de materiales para una amplia gama de productos como plásticos, fertilizantes y productos farmacéuticos. Sus emisiones se derivan principalmente de tres fuentes de generación de calor (aproximadamente el 40 %), el consumo de electricidad (aproximadamente el 29 %) y las emisiones directas de proceso (aproximadamente el 24 %). Además, el 80 % de las emisiones operacionales proceden de fuentes puntuales in situ. La adopción de la energía nuclear in situ puede proporcionar calor y electricidad limpios para estos procesos químicos esenciales.

Otro sector en expansión es el de los centros de datos, que aumentan la demanda mundial de electricidad. El uso de electricidad combinado de Amazon, Microsoft, Google y Meta aumentó más del doble entre 2017 y 2021. Se prevé que el consumo de electricidad de los centros de datos superará los 1000 TW-h de aquí a 2026 y aumentará aún más con el auge de la inteligencia artificial (IA). En consecuencia, varias grandes empresas tecnológicas están considerando fuentes de energía nucleoeléctrica avanzadas, como los SMR, como una futura opción de energía limpia.

Los SMR podrían ayudar a satisfacer las necesidades de la industria mediante un modelo de despliegue que, en vez de basarse en un proyecto de gran envergadura a medida, se base en productos construidos en fábricas utilizando un diseño, una cadena de suministro y un proceso de entrega preestablecidos. Este enfoque reduciría los costos, mejoraría la eficacia y garantizaría un calendario de construcción previsible. Proporcionaría una solución de bajo riesgo comercial, eficaz en función del costo, reproducible y ampliable que se ajusta a los objetivos de la industria y contribuye al logro de los objetivos mundiales de descarbonización.

La descarbonización industrial no se puede alcanzar solamente con centrales nucleares tradicionales: se necesitan nuevos modelos de producción que se ajusten al proceso rápido y predecible de despliegue de activos que las empresas usan hoy en día.

Gracias a enfoques radicalmente nuevos de diseño, licenciamiento y producción de tecnologías de energía limpia, combinados con el aprovechamiento de herramientas digitales nuevas, la energía nuclear avanzada podrá aportar una solución para un futuro energético sostenible, equitativo y resiliente.

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Eric Ingersoll es asesor estratégico y emprendedor y cuenta con amplia experiencia en la comercialización de nuevas tecnologías energéticas. Es director fundador y codirector ejecutivo de la organización sin fines de lucro Terra Praxis.

Chirayu Batra es ingeniero nuclear y tiene amplia experiencia en el desarrollo de tecnología de reactores avanzados.