La energía nuclear como respuesta al desafío de la seguridad climática y energética

La energía nuclear puede ser una forma importante de llenar los vacíos en el camino deseado hacia un futuro seguro, asequible y de energía limpia.

Al menos eso creen en McKinsey. La energía nuclear produce cero emisiones, es una tecnología bien establecida que, con los enfoques correctos, puede escalar y complementar fuentes de energía como la eólica y la solar, y puede impulsar energía limpia directamente a través de sectores críticos como el transporte y los edificios.

No solo tiene un papel importante que desempeñar en la transición energética, sino que su potencial es alcanzable, si la industria puede dar un paso al frente para satisfacer este momento de necesidad.

Los retos de la transición energética

No hay duda de que la descarbonización enfrenta muchos obstáculos. La financiación y la inversión son importantes: la investigación de McKinsey ha demostrado que se requerirá alrededor de 1 billón de dólares al año en inversión de capital para que Estados Unidos haga realidad la transición energética para 2050. Eso es aproximadamente el 4 por ciento del PIB de los Estados Unidos en promedio.

El control de las emisiones de gases de efecto invernadero es otro obstáculo. El año pasado, las emisiones alcanzaron un récord de 36.800 millones de toneladas. Aunque el despliegue de energías renovables ha aumentado en los últimos años, no está claro si pueden crecer lo suficientemente rápido como para cumplir con los objetivos de energía neta cero y la creciente demanda de electricidad proyectada.

E incluso en una red de alta energía renovable, el suministro de energía será inconsistente, lo que reflejará la variabilidad de los recursos renovables. Se necesitarán energías no renovables para llenar ese vacío y asegurar una fuente confiable de energía.

La energía nuclear debe ser parte de la transición energética

La energía nuclear puede desempeñar un papel importante en la búsqueda de resiliencia energética. El sector eléctrico tiene que descarbonizarse: en la actualidad, representa alrededor del 30 por ciento de las emisiones globales, y la demanda de electricidad podría triplicarse para 2050, impulsada por el aumento de la electrificación y el crecimiento económico.

A diferencia de las energías renovables que ofrecen un suministro de energía intermitente, la energía nuclear ya ha demostrado que puede proporcionar energía confiable y flexible las 24 horas del día, los 7 días de la semana, mientras usa mucho menos terreno que muchas energías renovables.

Una tecnología probada y segura, proporciona el 10 por ciento de la generación de electricidad global y es la fuente individual más grande de energía sin carbono en los Estados Unidos. También es la única opción sin carbono que funciona para procesos industriales de alta temperatura, como la producción de acero o cemento. La energía nuclear es un elemento clave en el camino hacia el cero neto del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático.

La tecnología nuclear está bien establecida y disponible. En mayo de 2022, había 439 reactores nucleares en funcionamiento en 30 países, con la mayor cantidad de reactores (92) en funcionamiento en los Estados Unidos. Las empresas de servicios públicos de América del Norte ya se han comprometido con la nueva energía nuclear, incluidas Ontario Power Generation, Southern Company y Tennessee Valley Authority.****

En este contexto, construir más plantas nucleares para proporcionar una generación de energía confiable, siempre activa y sin emisiones puede parecer una decisión simple. Sin embargo, en muchos mercados importantes, incluidos Europa, Japón y Estados Unidos, persiste el escepticismo público y la hostilidad para hacerlo. La gran mayoría de las nuevas construcciones nucleares se están realizando en Asia, particularmente en China, India y Corea. Rusia y Turquía también están construyendo múltiples plantas.

Capacidad

Sin embargo, esto no proporcionará suficiente energía sin carbono. Mediante el uso de modelos de red tecnoeconómicos , que evalúan la combinación óptima de tecnologías de cero emisiones de carbono en una geografía determinada, estimamos que se podrían necesitar al menos 400 gigavatios (GW) de nueva capacidad nuclear (y quizás tanto como 800 GW) para llegar en cero neto para 2050. La capacidad actual es de 413 GW. Solo una vez en este siglo se han agregado hasta 11 GW en un año, alrededor del 20 por ciento de lo que se necesita en los proyectos modelo.

Aunque la percepción pública representa una barrera para la construcción de nuevas plantas nucleares, los analistas de McKinsey creen que la responsabilidad de satisfacer este momento de necesidad en la transición energética recae en la industria misma. Con un historial de exceder los presupuestos y los plazos, hacer frente al desafío climático ahora requerirá que la industria nuclear sea más rápida, más ágil, más innovadora y más competitiva en los negocios. El conjunto clave de desafíos que la industria debe superar incluye lo siguiente:

• Complejidad y variación en los diseños de los reactores, de modo que cada planta es "la primera de su tipo", con poca repetición de diseños estándar para capturar las mejoras de un proyecto a otro.
• Base industrial limitada para materiales, sistemas y componentes, así como la necesidad de procesos de fabricación especializados y materiales raros.
• Escasez de trabajadores calificados y asalariados que tengan la experiencia requerida, agravada por una fuerza laboral envejecida de profesionales nucleares experimentados.
• Límites en la capacidad de ejecutar la construcción de manera eficiente y efectiva, sin reelaboración, para garantizar una entrega a tiempo y dentro del presupuesto que cumpla con estrictos estándares de calidad.
• Asociaciones y contratos de construcción que no reflejan el alcance de los riesgos del proyecto inherentes a la complejidad de la tecnología.
• Requisitos regulatorios complejos y cambiantes para la construcción de plantas que no son consistentes entre los gobiernos.

Un plan de acción

En McKinsey creen que varias acciones resultarán críticas para que la industria nuclear enfrente el desafío de este momento. Incluyen las siguientes acciones:

1.- Reasignar agresivamente capital público y privado al sector nuclear. La transición neta cero representa la mayor reasignación de capital de la historia. La energía nuclear debe recibir la parte que le corresponde de todas las fuentes, incluido el capital privado, la deuda y los inversores institucionales, al mismo tiempo que busca audazmente asociaciones público-privadas para reducir el riesgo. La financiación será fundamental para poner en marcha la industria; estimamos que los costos de capital podrían ser de aproximadamente 500.000 millones de dólares por año para respaldar el desarrollo de nuevas tecnologías, la ampliación de la base industrial y la construcción de nuevos reactores. Independientemente de las fuentes de inversión, la gestión de los riesgos de costos será imperativa, lo que posiblemente requiera el apoyo de políticas para respaldar el riesgo financiero a medida que la industria crece.

2.- Innovar más rápido para seguir el ritmo de otras tecnologías que buscan satisfacer la necesidad. Durante la última década, ha habido docenas de nuevos participantes en un mercado emergente de "puesta en marcha" nuclear. Estos se centran en innovar tanto los diseños tradicionales de reactores de agua ligera como parte de las tecnologías Gen-III+ como en incorporar diseños Gen-IV nuevos y, a veces, los primeros de su tipo en la mezcla. Existe una gran oportunidad para que la industria acelere estos nuevos diseños al aplicar las lecciones aprendidas de otras empresas emergentes y posiblemente del sector de defensa público-privado, el sistema universitario y el ecosistema más amplio de empresas emergentes de América del Norte.

3.- Cerrar la brecha laboral en la fabricación, la construcción y las operaciones. Actualmente, la industria nuclear en Estados Unidos y Canadá genera aproximadamente 130.000 empleos directos y otros 470.000 indirectos. Nuestro análisis sugiere que solo esta fuerza laboral necesitaría crecer a más de un millón de personas, y a más de cinco millones a nivel mundial, para que la industria aumente la capacidad a 50 GW por año. La industria y los gobiernos podrían coordinar programas de desarrollo de capacidades que incluyan reclutamiento, capacitación, aprendizaje y colocación, como los esfuerzos de EDF Energy para capacitar a soldadores en previsión de una nueva central nuclear en el Reino Unido.

4.- Crear una base industrial que fortalezca la competitividad del país en la transición energética. La ampliación rápida podría producir cuellos de botella en la cadena de suministro. Los cuellos de botella podrían afectar, por ejemplo, piezas forjadas pesadas para recipientes a presión de reactores, instrumentación y sistemas de control, así como válvulas especializadas para sistemas de control críticos. Más programas de nueva construcción apoyados por los gobiernos podrían aumentar la confianza de los inversores en la construcción de cadenas de suministro para estos componentes. Los actores de la industria podrían establecer centros de excelencia para desarrollar procesos de fabricación y ayudar a calificar a más proveedores de componentes para cumplir con los estándares de rendimiento y calidad.

5.- Agilice y acelere los procesos de concesión de licencias globales. Los líderes de la industria, los reguladores y los formuladores de políticas podrían usar un consorcio de la industria para definir los requisitos de licencia global y trabajar con los gobiernos para planificar la ampliación. En la industria del gas natural, por ejemplo, el Grupo Internacional de Importadores de Gas Natural Licuado (GIIGNL) define estándares técnicos comunes para el gas natural licuado en todo el mundo y trabaja con los gobiernos para codificar esos estándares.

6.- Conviértase en el mejor de su clase en la ejecución de megaproyectos. La aplicación de mejores prácticas a proyectos de inversión a gran escala puede reducir la probabilidad de sobrecostos y sobrecostos. En nuestra experiencia, las estrategias y tácticas de gestión comprobadas para megaproyectos exitosos en otras industrias se aplican en el contexto nuclear en áreas que incluyen la productividad del sitio; optimización de horarios; control de costos; puesta en marcha y preparación operativa; calidad, control de proyectos y gestión de riesgos; y organización y gobernanza del proyecto. Las lecciones de otras industrias serán invaluables para que la energía nuclear tenga éxito.

La energía nuclear puede desempeñar un papel importante en el cumplimiento de las promesas del cambio climático del mundo. Pero esto solo puede suceder si la industria enfrenta el desafío de expandirse de manera eficiente y rentable.