Il bidone ben confezionato del nucleare italiano.
dr.Pier Luigi Caffese pcaffese@gmail.com dec 2024
Un Governo non puo' affidare i prossimi 150 anni di bollette energia ad una promessa vaga,illusoria che ci lascia in mano a fornitori stranieri di uranio-plutonio,mentre l'acqua ed il mare non ce le leva nessuno.Anche gli appassionati occasionali di questioni energetiche e climatiche avranno probabilmente sentito parlare delle presunte meraviglie dei piccoli reattori nucleari modulari (SMR).Ciò è dovuto in gran parte ai “ nuclear bros ”: un gruppo attivo e apparentemente instancabile di sostenitori dell’energia nucleare che domina le discussioni sui social media sull’energia promuovendo gli SMR e altre tecnologie nucleari “avanzate” come unica vera soluzione alla crisi climatica.Ma come ho dimostrato nei report del 2013 e del 2021 , l'entusiasmo che circonda gli SMR è decisamente esagerato e le mie conclusioni rimangono valide ancora oggi.Sfortunatamente, gran parte di questo discorso positivo sugli SMR è radicato nella disinformazione, il che mi riporta sempre alla stessa domanda: se i fratelli nucleari hanno una storia così bella da raccontare sugli SMR, perché devono esagerare così tanto? SMR?Gli SMR sono reattori nucleari "piccoli" (definiti come 300 megawatt di potenza elettrica o meno), possono essere ampiamente assemblati in una struttura centralizzata e verrebbero installati in modo modulare nei siti di generazione di energia. Alcuni SMR proposti sono così piccoli (20 megawatt o meno) che sono chiamati "micro" reattori.Gli SMR sono diversi dagli attuali impianti nucleari convenzionali, che in genere sono di circa 1.000 megawatt e sono stati in gran parte costruiti su misura. Alcuni progetti SMR, come NuScale, sono versioni modificate di reattori raffreddati ad acqua in funzione, mentre altri sono progetti radicalmente diversi che utilizzano refrigeranti diversi dall'acqua, come sodio liquido, gas elio o persino sali fusi.Ad oggi, tuttavia, l'interesse teorico per gli SMR non si è tradotto in molti ordini effettivi di reattori. L'unico SMR attualmente in costruzione è in Cina. E negli Stati Uniti, solo un'azienda, TerraPower, fondata da Bill Gates di Microsoft, ha fatto domanda alla Nuclear Regulatory Commission (NRC) per un permesso per costruire un reattore di potenza (ma a 345 megawatt, tecnicamente non è nemmeno un SMR).L'industria nucleare ha riposto le sue speranze negli SMR principalmente perché alcuni recenti grandi progetti di reattori, tra cui le unità Vogtle 3 e 4 nello stato della Georgia, hanno richiesto molto più tempo per essere costruiti e sono costati molto di più di quanto inizialmente previsto. Il fallimento di questi progetti nel rispettare i tempi e il budget indebolisce le argomentazioni secondo cui le moderne centrali nucleari possono superare i problemi che hanno afflitto l'industria nucleare in passato.Gli sviluppatori del settore e il Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti affermano che gli SMR possono essere meno costosi e più rapidi da costruire rispetto ai grandi reattori e che la loro natura modulare semplifica l'equilibrio tra domanda e offerta di energia.Sostengono inoltre che i reattori di varie dimensioni sarebbero utili per una serie di applicazioni che vanno oltre l'energia elettrica su scala di rete, tra cui la fornitura di calore di processo a impianti industriali e di energia a data center, operazioni di mining di criptovalute, produzione petrolchimica e persino stazioni di ricarica per veicoli elettrici.Ecco cinque fatti sugli SMR che l'industria nucleare e i "nuclear bros" che ne promuovono il messaggio non vogliono che tu, il pubblico, sappia.1. Gli SMR non sono più economici dei grandi reattori.In teoria, i piccoli reattori dovrebbero avere costi di capitale e tempi di costruzione inferiori rispetto ai grandi reattori di progettazione simile, in modo che le utility (o altri utenti) possano ottenere finanziamenti a costi più bassi e distribuirli in modo più flessibile. Ma ciò non significa che i piccoli reattori saranno più economici di quelli grandi. In realtà, solitamente sarà vero il contrario.Ciò che conta di più quando si confrontano gli aspetti economici di diverse fonti di energia è il costo per produrre un kilowattora di elettricità, e questo dipende dal costo del capitale per kilowatt di capacità di generazione, nonché dai costi di esercizio, manutenzione, carburante e altri fattori.Secondo il principio delle economie di scala, i reattori più piccoli in genere produrranno elettricità più costosa di quelli più grandi. Ad esempio, il progetto ora annullato di NuScale per costruire un SMR da 460 megawatt e 6 unità in Idaho è stato stimato in un costo di oltre $US20.000 per kilowatt, che è maggiore del costo effettivo del progetto del grande reattore Vogtle di oltre $US15.000 per kilowatt. Questa penalità di costo può essere compensata solo da cambiamenti radicali nel modo in cui i reattori sono progettati, costruiti e gestiti.Ad esempio, gli sviluppatori di SMR affermano di poter tagliare i costi di capitale per kilowatt ottenendo efficienza tramite la produzione in serie di unità identiche nelle fabbriche. Tuttavia, gli studi hanno scoperto che tali riduzioni dei costi in genere non supererebbero circa il 30%.Il Sindaco di Milano Sala ha pubblicato una intervista contro il nucleare e finalmente cita dei costi fatti da Ansaldo che sono troppo bassi.Pichetto e Orsini parlavano di 50 euro MWh,Sala citando Ansaldo Nucleare parla di oltre 100 euro a MWh ,a i costi veri che nessuno cita sono 180-260 euro a MWh ed 1 GW di nucleare costa 30 miliard,per cui se Meloni vuole 20 GW deve spendere 600 miliardi e se vuole 300 GW deve investire 9000 miliardi.Invece 300 GW di pompaggi costano 45 miliardi e garantiscono bollette basse per 150 anni,mentre il nucleare fa perdere x bollette alte ben 60.000 miliardi di PIL in 150 anni.Certo che Pichetto e Orsini sanno affondare il PIL italiano per una tecnologia nucleare cara,insicura,rischiosa e che ci mette in mano ai russi per importare uranio e plutonio.Inoltre, dozzine di unità dovrebbero essere prodotte prima che i produttori possano imparare a rendere i loro processi più efficienti e ottenere quelle riduzioni dei costi di capitale, il che significa che i primi reattori di un dato progetto saranno inevitabilmente costosi e richiederanno grandi sussidi governativi o dei contribuenti per essere costruiti. Superare questo ostacolo si è dimostrato uno dei principali impedimenti all'implementazione di SMR.Un altro modo in cui gli sviluppatori SMR cercano di ridurre i costi di capitale è quello di ridurre o eliminare molte delle caratteristiche di sicurezza richieste per i reattori operativi che forniscono più livelli di protezione, come una robusta struttura di contenimento in cemento armato, pompe di emergenza azionate da motore e rigorosi standard di garanzia della qualità per le apparecchiature di sicurezza di backup come gli alimentatori. Ma finora questi cambiamenti non hanno avuto un grande impatto sul costo complessivo: basta guardare NuScale.Oltre ai costi di capitale, anche i costi di gestione e manutenzione (O&M) dovranno essere notevolmente ridotti per migliorare la competitività degli SMR.Tuttavia, alcune spese operative, come quelle relative alla sicurezza necessaria per proteggersi da attacchi terroristici, non sarebbero normalmente influenzate dalle dimensioni del reattore.Il contributo relativo dei costi di O&M e del carburante al prezzo per megawattora varia molto a seconda della progettazione e dei dettagli del progetto, ma potrebbe essere pari al 50% o più , a seconda di fattori quali i tassi di interesse che influenzano il costo totale del capitale. Le considerazioni sulle economie di scala hanno già portato alcuni venditori di SMR, come NuScale e Holtec, a raddoppiare all'incirca le dimensioni dei moduli rispetto ai loro progetti originali. Il microreattore Oklo, Inc. Aurora è aumentato da 1,5 MW a 15 MW e potrebbe persino arrivare a 50 MW. E il General Electric-Hitachi BWRX-300 e il Westinghouse AP300 stanno entrambi partendo dal limite superiore di ciò che è considerato un SMR.Nel complesso, queste modifiche potrebbero essere sufficienti a rendere alcuni SMR competitivi in termini di costi rispetto ai grandi reattori, ma avrebbero ancora molta strada da fare per competere con le tecnologie rinnovabili.Il costo livellato dell'elettricità per il progetto NuScale, ora annullato, è stato stimato in circa 119 dollari USA per megawattora (senza sussidi federali), mentre l'energia eolica terrestre e quella solare su scala industriale costano ora meno di 40 dollari USA/MWh.Tuttavia, in qualsiasi scenario realistico, è probabile che i microreattori rimangano costosi, con costi dell'elettricità livellati previsti pari a due o tre volte quelli degli SMR più grandi.2. In genere, gli SMR non sono più sicuri dei grandi reattori ad acqua leggera.A causa delle loro dimensioni, si potrebbe pensare che i piccoli reattori nucleari presentino rischi minori per la salute pubblica e lambiente rispetto ai grandi reattori. Dopo tutto, la quantità di materiale radioattivo nel nocciolo e disponibile per essere rilasciato in caso di incidente è minore.Inoltre, i reattori più piccoli producono calore a velocità inferiori rispetto ai reattori più grandi, il che potrebbe renderli più facili da raffreddare durante un incidente, forse anche con mezzi passivi, ovvero senza la necessità di pompe di raffreddamento elettriche o di interventi da parte delloperatore.Tuttavia, le cosiddette caratteristiche di sicurezza passiva che i sostenitori dellSMR amano citare potrebbero non funzionare sempre, soprattutto durante eventi estremi come grandi terremoti, inondazioni o incendi boschivi, che possono degradare le condizioni ambientali in cui sono progettati per funzionare.E in alcuni casi, le caratteristiche passive possono addirittura peggiorare gli incidenti: ad esempio, la revisione della progettazione NuScale da parte dellNRC ha rivelato che i sistemi di emergenza passivi potrebbero privare lacqua di raffreddamento del boro, necessario per mantenere il reattore spento in sicurezza dopo un incidente.In ogni caso, gli enti regolatori stanno allentando i requisiti di sicurezza e protezione per gli SMR in modi che potrebbero annullare qualsiasi vantaggio in termini di sicurezza derivante dalle caratteristiche passive.Ad esempio, negli ultimi anni la NRC ha approvato norme e procedure che prevedono percorsi normativi per esentare i nuovi reattori, compresi gli SMR, da molte delle misure di protezione richieste per gli impianti in funzione, come una struttura di contenimento fisico, un piano di evacuazione di emergenza fuori sede e una zona di esclusione che separi limpianto dalle aree densamente popolate.Si stanno inoltre valutando ulteriori modifiche che potrebbero consentire agli SMR di ridurre il numero di personale di sicurezza armato per proteggerli dagli attacchi terroristici e di operatori altamente qualificati per gestirli.Ridurre la sicurezza negli SMR è particolarmente preoccupante, perché anche i reattori più sicuri potrebbero effettivamente trasformarsi in pericolose armi radiologiche se sabotati da aggressori esperti. Anche i meccanismi di sicurezza passivi potrebbero essere deliberatamente disattivati.Considerando limpatto cumulativo di tutti questi cambiamenti, gli SMR potrebbero essere altrettanto pericolosi, se non addirittura di più, dei grandi reattori. Ad esempio, se una struttura di contenimento in un grande reattore impedisse in modo affidabile che il 90% del materiale radioattivo venisse rilasciato dal nocciolo del reattore durante una fusione, allora un reattore cinque volte più piccolo senza tale struttura di contenimento potrebbe plausibilmente rilasciare più materiale radioattivo nellambiente, anche se la quantità totale di materiale nel nocciolo sarebbe inferiore.E se lSMR fosse posizionato più vicino alle aree popolate, senza una pianificazione di emergenza esterna, più persone potrebbero essere esposte a livelli pericolosamente elevati di radiazioni.Ma anche se si potesse dimostrare che il rischio complessivo per la sicurezza di un piccolo reattore è inferiore a quello di un reattore di grandi dimensioni, ciò non implicherebbe automaticamente che il rischio complessivo per unità di elettricità generata sia inferiore, poiché gli impianti più piccoli generano meno elettricità.Se in caso di incidente un impianto SMR da 250 megawatt rilasciasse solo il 25% del materiale radioattivo che rilascerebbe un impianto da 1.000 megawatt, il rapporto rischio/beneficio sarebbe lo stesso.Un sito con quattro di questi reattori potrebbe presentare un rischio annuale quattro volte superiore a quello di una singola unità, o addirittura maggiore se un incidente in un reattore dovesse danneggiare anche gli altri, come accaduto durante lnbsp;incidente di Fukushima Daiichinbsp;in Giappone nel 2011.
3. Gli SMR non risolveranno il problema di cosa fare dei rifiuti radioattivi.L’industria fa affermazioni altamente fuorvianti secondo cui alcuni SMR ridurranno l’intricato problema della gestione dei rifiuti radioattivi a lunga durata, generando meno rifiuti o addirittura “riciclando” i propri rifiuti o quelli generati da altri reattori.Innanzitutto, è necessario definire cosa significhi realmente "meno" rifiuti. In termini di quantità di isotopi altamente radioattivi che si formano quando i nuclei atomici vengono fissili e rilasciano energia, i piccoli reattori produrranno tanto quanto i grandi reattori per unità di calore generato.(I reattori non ad acqua leggera che convertono il calore in elettricità in modo più efficiente rispetto ai reattori ad acqua leggera produrranno quantità leggermente inferiori di prodotti di fissione per unità di elettricità generata, forse dal 10 al 30%, ma si tratta di un effetto relativamente piccolo nello schema delle cose.)Per i reattori con combustibili più densi, il volume e la massa del combustibile esaurito generato potrebbero essere inferiori, ma la concentrazione dei prodotti di fissione nel combustibile esaurito e il calore generato dai prodotti di decadimento (fattori che contano davvero per la sicurezza) saranno proporzionalmente maggiori.Pertanto, le entità che sperano di acquisire SMR, come i data center privi delle necessarie infrastrutture per i rifiuti, dovranno gestire in modo sicuro lo stoccaggio di notevoli quantità di combustibile nucleare esaurito in loco e a lungo termine, proprio come fa qualsiasi altra centrale nucleare.Le affermazioni di venditori come Westinghouse secondo cui porteranno via i reattori quando il combustibile non sarà più utilizzabile non sono semplicemente credibili, poiché non ci sono prospettive realistiche di licenze per siti centralizzati in cui i reattori usati potrebbero essere portati nel prossimo futuro. Ogni comunità con un SMR dovrà pianificare di essere di fatto un sito di smaltimento di scorie nucleari a lungo termine.
4. Non si può fare affidamento sugli SMR per fornire energia elettrica fuori dalla rete affidabile e resiliente per strutture quali data center, mining di bitcoin, produzione di idrogeno o petrolchimica.
Nonostante le affermazioni degli sviluppatori, è molto improbabile che un qualsiasi progetto SMR ragionevolmente prevedibile possa funzionare in sicurezza senza un accesso affidabile all'elettricità dalla rete per alimentare le pompe di raffreddamento e altri sistemi di sicurezza vitali.Proprio come le centrali nucleari odierne, gli SMR saranno vulnerabili a eventi meteorologici estremi o altri disastri che potrebbero causare la perdita di energia esterna e costringerli alla chiusura.In tali situazioni, un utente come un operatore di data center dovrebbe fornire energia di backup, probabilmente da generatori diesel, sia per il data center che per il reattore. E poiché non c'è praticamente esperienza con il funzionamento di SMR in tutto il mondo, è altamente improbabile che i nuovi progetti lanciati ora siano altamente affidabili fin da subito e richiedano poco monitoraggio e manutenzione. Ci vorranno molto probabilmente decenni di esperienza operativa affinché qualsiasi nuovo progetto di reattore raggiunga il livello di affidabilità caratteristico della flotta di reattori ad acqua leggera in funzione. Un'implementazione prematura basata su aspettative di prestazioni irrealistiche potrebbe rivelarsi estremamente costosa per qualsiasi azienda che voglia sperimentare con gli SMR.
5. Gli SMR non utilizzano il combustibile in modo più efficiente rispetto ai grandi reattori.
Alcuni sostenitori sostengono in modo fuorviante che gli SMR sono più efficienti di quelli grandi perché usano meno combustibile. In termini di quantità di calore generato, la quantità di combustibile di uranio che deve subire la fissione nucleare è la stessa indipendentemente dal fatto che un reattore sia grande o piccolo.Sebbene i reattori che utilizzano refrigeranti diversi dall'acqua funzionino solitamente a temperature più elevate, il che può aumentare l'efficienza della conversione del calore in elettricità, questo non è un effetto abbastanza grande da controbilanciare altri fattori che riducono l'efficienza dell'uso del combustibile.Alcuni progetti di SMR richiedono un tipo di combustibile all'uranio denominato "uranio a basso arricchimento ad alto saggio (HALEU)", che contiene concentrazioni più elevate dell'isotopo uranio-235 rispetto al combustibile convenzionale per reattori ad acqua leggera.Sebbene ciò riduca la massa totale di combustibile di cui il reattore ha bisogno, non significa che utilizzi meno uranio né che si traduca in meno rifiuti dalle attività di estrazione e macinazione "front-end": in realtà, è più probabile che accada il contrario.Una ragione di ciò è che la produzione di HALEU richiede una quantità relativamente grande di uranio naturale da immettere nel processo di arricchimento che aumenta la concentrazione di uranio-235. Ad esempio, il reattore TerraPower Natrium che utilizzerebbe HALEU arricchito a circa il 19% di uranio-235, richiederà da 2,5 a 3 volte più uranio naturale per produrre un kilowattora di elettricità rispetto a un reattore ad acqua leggera.I reattori più piccoli, come l'Oklo Aurora da 15 megawatt, sono ancora più inefficienti. Il miglioramento dell'efficienza di questi reattori può avvenire solo con progressi significativi nelle prestazioni del combustibile, il che potrebbe richiedere decenni di sviluppo per essere raggiunto.I reattori che utilizzano l'uranio in modo inefficiente hanno impatti sproporzionati sull'ambiente a causa delle attività di estrazione e lavorazione dell'uranio inquinanti. Sono anche meno efficaci nel mitigare le emissioni di carbonio, perché l'estrazione e la macinazione dell'uranio sono attività relativamente ad alta intensità di carbonio rispetto ad altre parti del ciclo del combustibile dell'uranio.Gli SMR potrebbero avere un ruolo da svolgere nel nostro futuro energetico, ma solo se sono sufficientemente sicuri e protetti. Perché ciò accada, è essenziale avere una comprensione realistica dei loro costi e rischi.Dipingendo un quadro eccessivamente roseo di queste tecnologie con informazioni spesso fuorvianti, i sostenitori del nucleare distolgono l'attenzione dalla necessità di affrontare le numerose sfide che devono essere risolte per rendere gli SMR una realtà, e in definitiva rendono un danno alla loro causa.
La produzione di energia elettrica nucleare presenta problemi nascosti: non aspettatevi che le unità modulari avanzate possano risolverli.Gail Tverberg 59.126.Ricercatore, Il nostromondofinito.comIl mio background è quello di attuario, che fa previsioni finanziarie per il settore assicurativo. Nel 2015, ho iniziato a studiare come i limiti di un mondo finito potrebbero influenzare il sistema finanziario, il petrolio.È facile avere l'impressione che le nuove unità di generazione nucleare modulari proposte risolveranno i problemi della generazione nucleare. Forse consentiranno di generare più elettricità nucleare a basso costo e con molti meno problemi di combustibile esaurito.Tuttavia, analizzando la situazione, i problemi associati alla generazione di energia elettrica nucleare sono più complessi e immediati di quanto la maggior parte delle persone percepisca. La mia analisi mostra che il mondo sta già affrontando il problema di "non avere abbastanza uranio dalle miniere per tutti". In particolare, la produzione statunitense di uranio ha "raggiunto il picco" intorno al 1980 (Figura 1).
Figura 1. Grafico preparato dalla US Energy Information Administration che mostra la produzione statunitense di ossido di uranio.
Per molti anni, gli Stati Uniti sono riusciti a ridurre le quantità di testate nucleari (sia acquistate dalla Russia sia provenienti dalle proprie fonti) per ovviare al deficit di fornitura di uranio.
Figura 2. Grafico di ArmsControl.org che mostra le stime delle scorte globali di testate nucleari, dal 1945 al 2023.
Oggi, l'inventario delle testate nucleari è sceso parecchio. Ci sono poche testate disponibili per il down-blending. Ciò sta creando un limite alla fornitura di uranio che sta solo ora iniziando a colpire.
Le testate nucleari, oltre a fornire uranio in generale, sono importanti perché forniscono una fonte concentrata di uranio-235, che è l'isotopo dell'uranio che può sostenere una reazione nucleare . Con l'esaurimento della fornitura di testate, gli Stati Uniti hanno un secondo grosso problema: sviluppare un modo per produrre combustibile nucleare, probabilmente principalmente da combustibile esaurito, con l'alta concentrazione desiderata di uranio-235. Oggi, la Russia è il principale fornitore di uranio arricchito.
Il piano degli Stati Uniti è di utilizzare sovvenzioni governative per la ricerca per dare il via ai lavori su nuovi piccoli reattori nucleari modulari che saranno più efficienti degli attuali impianti nucleari. Questi reattori utilizzeranno un nuovo combustibile con una concentrazione di uranio-235 più elevata di quella disponibile oggi, se non tramite acquisto dalla Russia. Vengono inoltre concesse sovvenzioni per avviare i lavori sulla produzione statunitense di combustibile all'uranio più altamente arricchito all'interno degli Stati Uniti. Si spera che la maggior parte di questo uranio altamente arricchito possa provenire dal riciclaggio del combustibile nucleare esaurito, contribuendo così a risolvere il problema di cosa fare con la fornitura di combustibile esaurito.
La mia analisi indica che, mentre i reattori nucleari modulari avanzati potrebbero teoricamente essere utili a lungo termine, non possono risolvere i problemi degli Stati Uniti e di altri paesi occidentali abbastanza rapidamente. Mi aspetto che l'amministrazione Trump, che inizierà a gennaio 2025, considererà questo programma come un pasticcio.
[1] Gli attuali problemi con la generazione di energia elettrica nucleare sono sorprendentemente nascosti. La generazione mondiale di energia elettrica da fonte nucleare è stata pressoché invariata dal 2004.
Figura 3. Generazione mondiale di energia elettrica nucleare basata sui dati della Statistical Review of World Energy del 2024 , pubblicata dall'Energy Institute.
Nonostante si sia registrato un calo nella produzione mondiale di energia nucleare dopo lo tsunami che ha colpito i reattori nucleari di Fukushima, in Giappone, nel 2011, la produzione mondiale di energia nucleare è rimasta pressoché invariata dal 2004 (Figura 3).
Figura 4. Generazione di energia elettrica nucleare negli Stati Uniti in base ai dati della Statistical Review of World Energy del 2024 , pubblicata dall'Energy Institute.
La produzione di energia nucleare negli Stati Uniti (Figura 4) mostra un andamento simile, fatta eccezione per il fatto che la produzione è in calo dal 2021.
[2] La quantità totale di elettricità generata dalle centrali nucleari è limitata dalla quantità di combustibile di uranio a loro disposizione.
Credo che uno dei motivi principali per cui la fornitura di energia elettrica da fonte nucleare è rimasta piuttosto invariata dal 2004 è dovuto al fatto che la produzione totale di energia elettrica nucleare è limitata dalla quantità di combustibile di uranio disponibile per i reattori nucleari costruiti.
Il prezzo dell'uranio può forse aumentare, ma questo non necessariamente aggiunge molta (o nessuna) fornitura molto rapidamente. Ci vogliono diversi anni per sviluppare una nuova miniera di uranio.
In teoria, è possibile anche il riprocessamento del combustibile esaurito per produrre uranio e plutonio, ma la quantità di tale operazione finora eseguita è ridotta. (Vedi Sezione [6].)
[3] La World Nuclear Association (WNA) ha pubblicato la Figura 5 che accenna al problema dell’approvvigionamento di uranio nel mondo:
Figura 5. Produzione mondiale di uranio e fabbisogno di reattori (tonnellate di uranio) in un grafico della World Nuclear Association.
La linea nera che mostra i “requisiti del reattore” (Figura 5) è in un certo senso paragonabile alla generazione mondiale di elettricità nucleare (Figura 3). Entrambe le figure mostrano linee piuttosto piatte da circa il 2004. Questa relazione suggerisce che non c'è stato un miglioramento significativo nell'efficienza della generazione di elettricità utilizzando combustibile all'uranio negli ultimi 20 anni.
La figura 5 mostra un enorme divario tra la produzione di uranio dei vari paesi e i "requisiti del reattore". La più grande fonte di fornitura aggiuntiva è stata l'uranio down-blended dalle bombe nucleari. L' EIA segnala che gli Stati Uniti hanno acquistato un gran numero di testate nucleari dalla Russia tra il 1995 e il 2013 a questo scopo nell'ambito del programma Megatons to Megawatts. L'EIA segnala inoltre che per il periodo dal 2013 al 2022 è stato stipulato un accordo di acquisto che consente agli Stati Uniti di acquistare uranio di origine commerciale a basso arricchimento dalla Russia per sostituire parte del materiale delle testate nucleari down-blended. Inoltre, gli Stati Uniti avevano alcune delle proprie testate nucleari che potevano miscelare. È stata la disponibilità di fornitura di uranio da queste varie fonti a consentire alla generazione di elettricità nucleare degli Stati Uniti di rimanere relativamente stabile nel periodo dal 2004 al 2023, come mostrato nella figura 4.
L'estrazione di uranio degli Stati Uniti ha raggiunto il picco intorno al 1980 e ora è prossima allo zero (Figura 1). La riserva mondiale di testate è ora esaurita per oltre l'85%, lasciando molto poco uranio altamente arricchito immagazzinato da miscelare (Figura 2)
Un problema nascosto è il fatto che la produzione di uranio disponibile oggi proviene in gran parte dalla Russia e dalle sue affiliate più strette. I dati alla base della Figura 5 mostrano che la produzione di uranio nel 2022 è dominata dagli alleati più stretti della Russia (il 55% del totale proviene dal Kazakistan (43% del totale), dall'Uzbekistan (7% del totale) e dalla Russia (5% del totale)). Gli Stati Uniti (a quasi lo 0%), più la produzione delle sue affiliate più strette, Canada e Australia, hanno fornito solo il 24% dell'uranio mondiale. Questo squilibrio tra la Russia e le sue affiliate, e gli Stati Uniti e le sue affiliate, dovrebbe essere motivo di preoccupazione.
[4] L’attuale conflitto tra Stati Uniti e Russia si aggiunge ai problemi nucleari.
Gli USA stanno cercando di imporre sanzioni alla Russia. L' EIA riferisce :
“L'origine dell'uranio utilizzato nei reattori statunitensi probabilmente cambierà nei prossimi anni. A maggio [2024], gli Stati Uniti hanno vietato le importazioni di prodotti di uranio dalla Russia a partire da agosto [2024], sebbene le aziende possano richiedere esenzioni fino al 1° gennaio 2028.”
Ciò sembra implicare che una transizione dalla dipendenza dall'uranio russo debba essere realizzata in poco più di tre anni. Si tratta di un lasso di tempo breve, data la difficoltà di realizzare una tale transizione.
I dati EIA mostrano che nel 2023 gli USA hanno ricevuto solo il 4,6% delle forniture di uranio dagli USA. (Questo potrebbe essere in parte o per la maggior parte testate nucleari down-blended). Il materiale acquistato dalla Russia comprendeva l'11,7% dell'uranio. Il Kazakistan ha fornito il 20,6% dell'uranio acquistato e l'Uzbekistan il 9,5%. Tra gli alleati degli USA, il Canada ha fornito il 14,9% e l'Australia il 9,2%.
[5] La WNA non accenna ad alcun problema di approvvigionamento di uranio.
La WNA è una sostenitrice dell'energia nucleare; non può suggerire che ci siano problemi con le forniture di uranio. La WNA ritiene che se c'è carenza di uranio, i prezzi saliranno e ne sarà disponibile di più. Ma anche se i prezzi aumentano, ci vogliono diversi anni per mettere in funzione nuove miniere. I prezzi devono rimanere alti, altrimenti le aziende non perseguiranno quelle che sembrano essere delle opportunità.
Figura 6. Prezzi storici dell'uranio nel grafico di Trading Economics .
I lettori di OurFiniteWorld.com hanno visto che i prezzi del petrolio tendono a salire e crollare. Non rimangono alti per molto tempo perché se i prezzi rimangono alti, i prodotti finali realizzati con il petrolio tendono a diventare inaccessibili. Mi aspetto che un problema simile si verifichi con l'uranio.
La soglia di prezzo necessaria per l'estrazione di uranio elevata menzionata dalla WNA è di $ 130/kg nel 2021. Per coincidenza, quando si effettua una traduzione in dollari per libbra usando $ 2024, questo corrisponde abbastanza da vicino alla linea di prezzo corrente nella Figura 6. In effetti, i prezzi a volte rimbalzano in alto. Il problema è farli rimanere alti quanto la linea tratteggiata per un tempo sufficientemente lungo da supportare la vita pluridecennale di una miniera. Gli economisti prevedevano un prezzo del petrolio di $ 300 al barile qualche anno fa, ma sono rimasti delusi. Il prezzo è inferiore a $ 75 al barile ora.
Il paese con la maggior quantità di uranio potenzialmente recuperabile è l'Australia. Ha prodotto solo il 9% dell'uranio mondiale nel 2022, ma si dice che abbia il 28% delle riserve mondiali rimanenti. Sarebbero necessari prezzi costantemente più alti affinché l'Australia inizi ad aprire nuove miniere.
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È anche possibile che, se venissero sviluppate tecniche di estrazione migliori, si rendesse disponibile una maggiore fornitura di uranio.
Il mondo sembra aver superato il picco del petrolio greggio . Di per sé, il problema del picco del petrolio potrebbe limitare la nuova estrazione e il trasporto dell'uranio.
[6] Il riciclaggio del combustibile esaurito per recuperare uranio e plutonio utilizzabili è stato realizzato solo in misura limitata. L'esperienza finora maturata suggerisce che il riciclaggio presenta molti problemi.
È possibile fare una stima della quantità di riciclaggio del combustibile esaurito attualmente in corso. La Figura 3 nella Sezione [1] mostra che sono necessarie circa 65.000 tonnellate di uranio per soddisfare le esigenze dell'attuale generazione di energia nucleare e che, a partire dal 2022, c'era circa un deficit annuale di fornitura di circa il 26%. Sulla base delle informazioni che sono stato in grado di raccogliere, l'attuale riciclaggio di uranio e plutonio ammonta a circa il 6% del fabbisogno complessivo di combustibile. Pertanto, a partire dal 2022, l'attuale riciclaggio del combustibile esaurito potrebbe forse ridurre questo deficit di fornitura di uranio a "solo" il 20% del fabbisogno annuale di combustibile nucleare . C'è un certo riciclaggio del combustibile esaurito, ma è piccolo in relazione alla quantità necessaria.
Sembra che ci siano diversi problemi con la costruzione di unità per il recupero dell'uranio dal combustibile esaurito:
Gli Stati Uniti hanno messo fuori legge il riciclaggio del combustibile esaurito nel 1977, dopo alcuni tentativi non molto riusciti. Una volta che è stato organizzato l'acquisto delle testate russe, il down-blending delle testate è stato un approccio molto meno costoso rispetto al riprocessamento del combustibile esaurito. Physics Today ha recentemente riportato quanto segue in merito al riprocessamento statunitense:
"Un impianto a West Valley, New York, ha riprocessato il combustibile esaurito per sei anni prima di chiudere nel 1972. Cercando di espandere l'impianto, i proprietari si sono tirati indietro per i costi richiesti per gli aggiornamenti necessari per soddisfare i nuovi standard normativi. La costruzione di un impianto di riprocessamento a Barnwell, nella Carolina del Sud, è stata interrotta nel 1977 in seguito al divieto dell'amministrazione Carter."
Il Giappone sta cercando di costruire un impianto commerciale di riprocessamento del combustibile esaurito a Rokkasho dal 1993, ma ha avuto enormi problemi con sforamenti di costi e proteste da parte di molti gruppi. L' ultima stima di quando l'impianto sarà effettivamente completato è l'anno fiscale 2026 o 2027. L'impianto elaborerebbe 800 tonnellate metriche di combustibile all'anno.
Il più grande impianto commerciale di ritrattamento del combustibile esaurito in funzione si trova a La Hague, in Francia . È in funzione da abbastanza tempo (dal 1966) da essersi imbattuto nel problema della dismissione di una vecchia unità, che era stata avviata come progetto militare francese. La prima unità di elaborazione è stata chiusa nel 2003. L' International Atomic Energy Administration afferma: "Il progetto di dismissione UP2-400 è iniziato circa 20 anni fa e si prevede che continuerà per molti altri anni". Si parla dell'enorme costo e del numero di persone coinvolte. Afferma: "Le attività di dismissione rappresentano circa il 20 percento dell'attività complessiva e dell'impatto socioeconomico del sito di La Hague, che ospita anche due impianti di riciclaggio del combustibile esaurito in funzione".
Il costo delle unità di riprocessamento di La Hague probabilmente non è del tutto noto. Sono state costruite da agenzie governative. Sono passate attraverso vari proprietari, tra cui AREVA. AREVA ha avuto enormi problemi finanziari . La società successore è Orano. Le unità attualmente operative hanno la capacità di elaborare circa 1.700 tonnellate metriche di combustibile all'anno. Si dice che le 1.700 tonnellate metriche di riprocessamento del combustibile esaurito di La Hague siano quasi la metà della capacità operativa mondiale per il riciclaggio del combustibile esaurito.
Capisco che la Russia stia lavorando su approcci che molto probabilmente non sono inclusi nei miei dati. Se così fosse, questo potrebbe aumentare la fornitura mondiale di uranio, ma è improbabile che la Russia voglia condividere i benefici con l'Occidente se non ce n'è abbastanza per tutti.
[7] La concentrazione dell'isotopo uranio-235 è molto importante per la produzione di combustibile per i nuovi reattori nucleari modulari proposti.
L'uranio-235 costituisce lo 0,72% dell'uranio naturale. Wikipedia afferma : "A differenza dell'isotopo predominante uranio-238, [l'uranio-235] è fissile, ovvero può sostenere una reazione nucleare". Nella maggior parte dei reattori utilizzati oggi , la concentrazione di uranio-235 è compresa tra il 3% e il 5%.
Secondo la CNN , il piano per la costruzione di piccoli reattori modulari avanzati è di utilizzare combustibile con una concentrazione di uranio-235 dal 5% al 20%. Il combustibile a questa concentrazione è chiamato uranio low-enriched ad alto saggio , o HALEU. L'aspettativa è che le centrali elettriche con questo tipo di combustibile saranno più efficienti da gestire.
Produrre concentrazioni più elevate di uranio-235 tende a essere problematico a meno che non siano disponibili armi nucleari per il down-blending; le testate utilizzano alte concentrazioni di uranio-235. Ora, con la ridotta disponibilità di testate nucleari per il down-blending, sono necessarie altre fonti in aggiunta. La CNN segnala che l'unica fonte commerciale di HALEU è la Russia. L' EIA segnala che l'Inflation Reduction Act ha investito 700 milioni di $ per supportare lo sviluppo di una catena di fornitura nazionale per HALEU.
[8] Gli Stati Uniti stanno cercando di implementare molte nuove idee contemporaneamente, senza praticamente alcun modello funzionante che possa agevolare la transizione.
Stranamente, gli Stati Uniti non hanno un modello funzionante di un reattore nucleare su piccola scala, nemmeno uno che funzioni con combustibile convenzionale. Un articolo della CNBC del settembre 2024 afferma: I piccoli reattori nucleari potrebbero alimentare il mondo, la sfida è costruire il primo negli Stati Uniti .
I nuovi progetti nucleari su piccola scala che abbiamo sono ancora in una fase molto preliminare. A giugno 2024, Bill Gates scrisse : "Abbiamo appena dato il via alla prima centrale nucleare di nuova generazione degli Stati Uniti. Kemmerer, nel Wyoming, ospiterà presto la centrale nucleare più avanzata al mondo". Il piano è che diventi operativa entro il 2030, se avrà accesso al combustibile HALEU.
Per quanto riguarda la capacità di produrre HALEU dal combustibile esaurito, un articolo di Interesting Engineering dell'ottobre 2024 afferma: "Gli Stati Uniti approvano un nuovo concetto di progettazione di un impianto per trasformare i rifiuti nucleari in combustibile per reattori":
"La struttura il cui progetto concettuale è stato approvato sarà situata presso l'Idaho National Laboratory (INL). Contribuirà a trasformare il materiale usato recuperato dall'ex reattore Experimental Breeder Reactor-II (EBR-II) del DOE in combustibile utilizzabile per la sua centrale nucleare avanzata. . . Il piano è di recuperare circa 10 tonnellate metriche di HALEU dal combustibile EBR-II entro dicembre 2028 utilizzando un processo elettrochimico perfezionato nel corso degli anni presso l'Idaho National Laboratory (INL)."
Supponendo che ciò possa essere fatto, sarà un passo avanti, ma non è neanche lontanamente vicino a essere un progetto commerciale su larga scala che possa essere fatto economicamente da altre aziende. Il volume di 10 tonnellate metriche è minuscolo.
Partendo da questo livello, è difficile immaginare come i reattori dotati della nuova tecnologia e del combustibile HALEU per alimentarli possano essere disponibili in quantità prima del 2050.
[9] È difficile vedere come il costo dell’elettricità generata utilizzando i nuovi reattori nucleari modulari avanzati e il nuovo combustibile HALEU, creato dal riprocessamento del combustibile esaurito, possa essere basso.
Per quanto ne so, l'argomento principale per cui queste nuove centrali elettriche modulari saranno accessibili è che genereranno solo una quantità relativamente piccola di elettricità alla volta , circa 300 megawatt o meno , ovvero circa un terzo della media dei reattori nucleari convenzionali negli Stati Uniti. A causa della minore produzione di elettricità, la speranza è che saranno accessibili a più acquirenti, come le aziende di servizi pubblici.
Il problema che viene spesso trascurato dagli economisti è che l'elettricità generata utilizzando queste nuove tecniche deve essere a basso costo, per kilowattora, per essere utile. L'elettricità ad alto costo non è accessibile. Mantenere bassi i costi quando molti nuovi approcci vengono sperimentati per la prima volta è probabile che sia un ostacolo enorme. Ho esaminato il lungo elenco di problemi riscontrati nel riciclaggio del combustibile esaurito menzionato nella Sezione [6] e mi sono chiesto se questi problemi possano essere aggirati a basso costo. Ci sono anche problemi con l'adozione e l'installazione dei nuovi reattori modulari avanzati proposti, come la sicurezza, che non ho nemmeno provato ad affrontare.
La speranza è che in qualche modo l'intero processo di costruzione dei reattori nucleari modulari avanzati e di creazione del combustibile HALEU possa essere standardizzato e organizzato in modo tale che si instaurino economie di scala. Mi sembra che raggiungere questo obiettivo sarà difficile. In teoria, forse un obiettivo del genere può essere raggiunto nel 2060 o nel 2070, ma non è abbastanza presto, data l'attuale carenza mondiale di uranio dalle miniere.
[10] L’amministrazione Trump probabilmente abbandonerà o modificherà sostanzialmente l’attuale programma per i reattori nucleari modulari avanzati.
Il piano statunitense di cui si parla in questo post è stato sviluppato sotto l'amministrazione Biden. Questo gruppo è stato estromesso dal potere il 5 novembre. L'amministrazione democratica sarà sostituita da una nuova amministrazione repubblicana, guidata da Donald Trump, il 20 gennaio 2025.
Non sarei sorpreso se il piano avanzato di generazione nucleare modulare sparisse, quasi con la stessa rapidità del programma eolico offshore attualmente sovvenzionato, che Trump ha giurato di porre fine. I due programmi hanno molte cose in comune: entrambi i programmi forniscono una scusa per un maggiore debito degli Stati Uniti; forniscono molti posti di lavoro per i ricercatori; e i dispositivi a cui si riferiscono possono essere acquistati in incrementi piuttosto piccoli. Ma il costo per kilowattora di elettricità sarà probabilmente elevato con entrambi i programmi. In un certo senso, come sono attualmente concepiti, non saranno modi efficienti per produrre elettricità. Un problema importante è la mancanza di combustibile per i nuovi reattori modulari e il lento tempo di avviamento per ottenere questo combustibile.
Mi aspetto che sotto Trump, la sanzione contro l'acquisto di HALEU dalla Russia potrebbe essere sostituita da una tariffa. In questo modo gli USA potrebbero avere il vantaggio di HALEU, acquistato dalla Russia, ma a un prezzo più alto. Ciò consentirebbe alla ricerca di continuare, se lo si desidera.
[11] Se non si riuscirà a trovare una soluzione, la produzione di energia elettrica da fonte nucleare rischia di scomparire gradualmente.
Nel tempo, l'economia auto-organizzata del mondo tende a eliminare le sue parti più inefficienti. Quando guardo all'esperienza passata con il nucleare, quello che vedo sembra essere un altro esempio dell'economia auto-organizzata che spreme le parti inefficienti dell'economia (Figura 8):
Figura 7. Produzione di energia elettrica nucleare per parte del mondo, sulla base dei dati della Statistical Review of World Energy del 2024 , pubblicata dall'Energy Institute.
In questo grafico, le "Economie avanzate, esclusi gli USA" sono definite come membri dell'Organizzazione per lo sviluppo economico (OCSE), esclusi gli USA. I "Later Entrants" sono membri non OCSE, esclusi Russia e Ucraina. Includono Cina, India, Indonesia e molti altri paesi a basso reddito. Molti di questi paesi si trovano nell'Asia orientale.
Ciò che vedo è che la produzione complessiva relativamente "piatta" di elettricità nucleare è stata realizzata, in misura significativa, dalle "Economie avanzate, esclusi gli USA" che hanno ridotto il loro uso di elettricità nucleare quasi nello stesso momento in cui gli "Entratori successivi" hanno rapidamente aumentato il loro uso di elettricità nucleare. Gli Entratori successivi possono produrre beni da vendere sui mercati internazionali a un prezzo molto più basso rispetto alle Economie avanzate, esclusi gli USA, attraverso il loro uso efficiente di energia a basso costo (spesso dal carbone) e i loro salari più bassi. Questo approccio più efficiente dà agli Entratori successivi un "vantaggio" nell'acquisto dell'uranio disponibile.
Mi aspetto di vedere di più di questo schema di spremitura in futuro. Infatti, le centrali nucleari nuove e riaperte di recente dovranno competere con le unità di generazione nucleare esistenti per l'uranio disponibile.
Dato il modo in cui avviene lo squeeze out, pochissime persone si renderanno conto che c'è un problema con il combustibile all'uranio. Sarà solo che i leader di alcune parti del mondo, così come alcune parti degli Stati Uniti, inizieranno a enfatizzare storie su quanto sia pericolosa l'energia nucleare. Invece del nucleare, enfatizzeranno la generazione di elettricità da vento e sole e permetteranno a questi approcci di "andare per primi" quando saranno disponibili. Il risultato saranno prezzi all'ingrosso dell'elettricità che saranno di gran lunga troppo bassi per le centrali nucleari, per la maggior parte del tempo. Saranno questi bassi prezzi all'ingrosso dell'elettricità a spingere fuori l'energia nucleare.
Pertanto, a meno che non si verifichino reali progressi nel riciclaggio dei combustibili esauriti o nell'estrazione dell'uranio, la produzione di energia elettrica mediante energia nucleare potrebbe gradualmente scomparire in molte parti del mondo che attualmente la utilizzano.
Il 6 novembre 2024 si è svolto presso il ministero degli affari Esteri e della cooperazione internazionale l’evento inaugurale del World Fusion Energy Group (WFEG). Il summit, incassata l’assenza per malattia della premier Giorgia Meloni, la quale non ha comunque mancato di far pervenire il suo appoggio al mirabile consesso per voce del sottosegretario Alfredo Mantovano, ha visto la partecipazione di numerosi esponenti del governo, tra cui il ministro degli esteri Tajani e quello dell’ambiente Fratin. Che la prima riunione del gruppo si sia tenuta a Roma non è questione casuale, testimoniando che, se fino a ieri il rilancio del nucleare in Italia sembrava relegato alle uscite, un po’ da battitore libero sul tema, di Matteo Salvini e pochi altri, oggi, almeno nelle intenzioni del governo, sembra assumere una concretezza diversa. A riprova di ciò nell’ultimo anno il governo ha posto le basi per il rilancio delle ricerche del settore con la creazione della Piattaforma Nazionale per un Nucleare Sostenibile, fatto che, tra le altre cose, ha trovato il plauso di Confindustria Fossile e Nucleare che da tempo ormai, per bocca del suo presidente Emanuele Orsini, chiede a gran voce il rientro dell’atomo nei piani energetici nazionali, per assecondare i mai sopiti appetiti di quelle aziende che più avrebbero da guadagnarci da un rilancio del settore, e dunque Enel, Ansaldo e Leonardo.Ma se un rilancio del nucleare in Italia sembra essere una manovra per tenere 30 anni di fossile e poi produrre con il nucleare l’energia piu’ cara al mondo da 180 a 260 euro MWh, a cui dovremmo essere pronti a rispondere con il progetto pompaggi a 10 euro MWh, il piano della concretezza viene totalmente abbandonato allorquando si inizia a parlare di un prossimo utilizzo della fusione per la produzione di energia, come affermato dal sottosegretario Mantovano all’atto di leggere il discorso della convalescente Meloni. Mantovano, a questo proposito, ha infatti esplicitamente parlato della possibilità di «produrre con la prima centrale a fusione, l’energia sufficiente a soddisfare i consumi annuali di circa un milione e mezzo di famiglie, entro il 2050». A tali dichiarazioni hanno fatto eco altre esternazioni del tutto simili dei presenti Tajani e Fratin, a cui si è aggiunto il direttore generale dell’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica (AIEA) Mariano Grossi.Per comprendere la portata delle castronerie dei sopra citati ministri basta dare uno sguardo alla storia della ricerca sulla fusione fino ad oggi.È infatti bene ricordare che di fusione nucleare si è iniziato a parlare oltre settant’anni fa, quando nell’immediato dopo guerra, nella più generale corsa agli armamenti tra Usa e Urss sono iniziati i test per la produzione delle prime bombe termonucleari, evoluzione delle bombe atomiche sganciate dagli Stati Uniti sul Giappone, ed in grado appunto, a differenza di quest’ultime, di non limitarsi a generare la fissione dell’atomo, ma di innescare una reazione a catena con cui si ottiene appunto la fusione.Se la fusione da allora rappresenta, ahinoi, una solida realtà in campo militare, il tentativo di controllare il processo di fusione rendendolo dunque utilizzabile in campo energetico non ha prodotto, nonostante decenni di studi e gli esorbitanti finanziamenti pubblici, alcun risultato degno di nota che lasci prospettare un suo imminente utilizzo produttivo.Le questioni essenziali da sapere per quanto riguarda gli studi sulla fusione, senza volersi addentrare in questioni tecniche particolarmente complesse, possono essere sintetizzate come segue.Ad oggi i principali progetti di ricerca nel campo della fusione si sono sviluppati su due differenti metodi:-il primo si basa sul confinamento magnetico di un plasma ottenuto dalla fusione di Deuterio e Trizio (DT) in macchine di grandi dimensioni del tipo Tokamak, di cui l’impianto ITER in costruzione in Francia rappresenta ad oggi l’esperimento più avanzato;-il secondo si basa invece sul confinamento inerziale (FCI), ottenuto concentrando su un corpo grande quanto un granello di pepe (pellet), composto sempre da D e T, enormi energie, tipicamente generate da super laser che, comprimendo e riscaldando il DT a milioni di gradi, innescano la fusione nucleare. Leader a livello mondiale per quanto riguarda questo metodo sono invece gli Stati Uniti grazie al progetto National Ignition Facility (NIF) con sede presso il Lawrence Livermore National Laboratory in California.Entrambi i processi presentano aspetti critici di difficile superamento; se il problema principale del confinamento magnetico sono infatti le altissime temperature che si devono raggiungere, superiori perfino a quelle del sole, a cui si aggiunge la difficoltà a mantenere il plasma stabile e isolato dalle infrastrutture, per quanto riguarda il confinamento inerziale il problema principale riguarda la discontinuità della tecnologia one shot, che implica la necessità di sviluppare una macchina in grado di “sparare” impulsi di energia su una successione di pellets con una frequenza di varie volte al secondo, ipotesi che al momento sembra tecnologicamente ancora meno realistica del confinamento magnetico del plasma.Tuttavia, l’ultima volta in cui si è sentito parlare di fusione al di fuori della cerchia ristretta degli addetti ai lavori, a balzare agli onori della cronaca fu proprio il laboratorio di Livermore in California, specializzato sul confinamento inerziale. Era il 5 dicembre del 2022, e secondo la pomposa campagna di stampa del Dipartimento dell’Energia statunitense si era di fronte a un passaggio epocale, «la più imponente impresa scientifica del XXI secolo», pietra miliare nel tentativo ultradecennale di ottenere energia pulita e illimitata dalla fusione nucleare. Il clamore mediatico era dovuto al fatto che un esperimento del NIF aveva prodotto, per la prima volta nella storia, un energy gain positivo, dal momento che dai 2,05 Mega Joul (MJ) di energia sprigionati dai laser sull’obiettivo la fusione aveva originato 3,15 MJ, con un guadagno, dunque, di 1,5 volte.Tutto sembra filare peccato solo che nel trionfalismo generale ci si è dimenticati di specificare, come spiegano Giorgio Ferrari e Angelo Baracca, che per attivare i 192 laser che hanno innescato la reazione ci sono voluti 300 MJ, cioè un’energia 150 volte superiore a quella fornita dall’impulso e 100 volte superiore a quella ottenuta con la fusione.
Come le montagne alpine,appenniniche ed i fiumi-laghi-invasi potrebbero immagazzinare montagne di energia pulita-Nuovo strumento stima i costi per costruire nuovi impianti idroelettrici di pompaggio per supportare una rete di energia pulita.L'idroelettrico a pompaggio potrebbe essere uno dei modi più promettenti per immagazzinare energia per una futura rete energetica pulita al 100%. Ma è stato difficile per il pubblico sapere quanto potrebbe costare costruire queste strutture, almeno fino ad ora. Foto di Juan Obando, concorso fotografico Make a Splash del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti
Le montagne, o anche le colline, le scogliere e le colline piatte, potrebbero presto immagazzinare un sacco di energia pulita. Questi luoghi benedetti verticalmente sono i luoghi ideali per una forma consolidata di accumulo di energia che sta ricevendo una rinnovata attenzione: l'idroelettrico a pompaggio nel mondo eccetto in Italia dove esperti stolti vogliono un caro nucleare che costa 20 volte i pompaggi ed è sempre legato ad importare uranio-plutonio (russo?).Mentre il paese passa a una rete elettrica pulita, i progettisti stanno cercando i modi migliori per immagazzinare energia da utilizzare quando i venti rallentano, le nuvole bloccano il sole e la rete ha bisogno di una spinta. Alcuni esperti sperano di forgiare batterie migliori, come le amate batterie agli ioni di litio che alimentano le auto elettriche. Ma le batterie sono come i ghepardi: spesso funzionano meglio per brevi distanze. L'idroelettrico a pompaggio potrebbe essere una tecnologia più consolidata ma, come noi umani che corriamo per la resistenza, può durare più a lungo della concorrenza, spesso immagazzinando energia per otto o dodici ore alla volta o più. Le batterie su scala industriale sono spesso troppo costose se sono costruite per immagazzinare più di quattro ore di energia."L'energia idroelettrica con pompaggio è forse la soluzione di accumulo energetico più promettente che abbiamo per raggiungere l'enorme crescita necessaria per realizzare un settore elettrico pulito", ha affermato Daniel Inman, ricercatore presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) che studia gli aspetti economici alla base di queste tecnologie di accumulo energetico.Le centrali idroelettriche a pompaggio si basano su due o piu' bacini ( i bacini in alto hanno hanno funzioni di inglobare volumi acqua nei bacini in caso di alluvioni da bombe d'acqua, uno situato a un'altitudine maggiore, per immagazzinare energia. Utilizzando l'energia in eccesso da turbine eoliche, pannelli solari e altre centrali elettriche a metano sintetico, l'acqua viene pompata verso l'alto nel bacino superiore; quando la rete ha bisogno di più energia per soddisfare la domanda, quell'acqua viene rilasciata e scorre verso il basso, facendo girare una turbina per generare elettricità pulita.Nonostante le loro grandi promesse, sono state boicittate dai fossili-nuclearisti e quindi costruite poche nuove centrali idroelettriche a pompaggio dagli anni 1970-2023, in parte perché queste tecnologie spesso comportano costi iniziali elevati e i bacini possono avere un impatto sull'ambiente, soprattutto se sono collegati a un fiume. Oggi, gli investitori stanno prendendo in considerazione un'opzione più ecologica: sistemi a circuito chiuso, che sono separati dai corsi d'acqua che scorrono naturalmente.Ma il divario decennale dall'ultima costruzione di un impianto di pompaggio rende difficile prevedere quanto potrebbero costare gli impianti a circuito chiuso, soprattutto per persone e organizzazioni senza molta esperienza nella costruzione di questo tipo di impianti. E ciò significa che sviluppatori e pianificatori di reti non hanno i dati necessari per prendere decisioni informate su quante nuove strutture il paese potrebbe o dovrebbe costruire per supportare la sua rete in evoluzione.Ecco perché Inman, insieme ai ricercatori del NREL Stuart Cohen, Vignesh Ramasamy ed Evan Rosenlieb, ha creato un nuovo strumento di stima dei costi in grado di valutare i potenziali costi di costruzione e di manodopera associati alle centrali idroelettriche a pompaggio a circuito chiuso.L'idroelettrico a pompaggio è la principale fonte di capacità di accumulo di energia su scala di rete negli Stati Uniti, rappresentando circa il 96% nel 2022. Eppure, secondo Inman, l'idroelettrico a pompaggio a circuito chiuso è stato trascurato nell'ultimo decennio, nonostante il fatto che la tecnologia protegga gli ecosistemi meglio della maggior parte degli impianti tradizionali a circuito aperto (quelli costruiti lungo i fiumi). Gli impianti idroelettrici a pompaggio forniscono anche inerzia di rete: se un intoppo interrompe temporaneamente l'alimentazione, le grandi turbine di un impianto continuano a girare, contribuendo a colmare quel divario di potenza.In precedenza, nel 2017, i ricercatori dell'Australian National University hanno pubblicato uno strumento di base per la stima dei costi per l'idroelettrico a pompaggio . Mentre il loro strumento fornisce stime dei costi generiche e generali utilizzando alcune caratteristiche fondamentali dei sistemi di pompaggio, il modello NREL è molto più dettagliato. Con questo nuovo strumento, gli utenti possono selezionare una gamma più ampia di caratteristiche di sistema desiderate e tenere conto della geologia locale, delle tariffe di manodopera e dell'inflazione, tra gli altri fattori."Questo strumento consente ai potenziali sviluppatori di progetti di ottenere una cifra approssimativa di quanto potrebbe costare una particolare struttura", ha affermato Inman. "E una stima dei costi più realistica ci consentirebbe di sviluppare risultati di modellazione dell'espansione della capacità più realistici".Per i pianificatori della rete, questo strumento potrebbe fornire un quadro più accurato di quanti impianti idroelettrici ad accumulo potrebbero essere ragionevolmente costruiti nei prossimi decenni, un parametro importante per comprendere quale tipo di accumulo di energia potrebbe avere o di cui potrebbe aver bisogno la futura rete elettrica del Paese.Per creare una rete elettrica pulita affidabile e resiliente, è probabile che il mondo abbia bisogno sia di batterie sia di nuovi impianti idroelettrici a pompaggio. Ora, grazie al nuovo strumento di stima dei costi di NREL, è più facile che mai stimare come e dove queste due tecnologie possono lavorare insieme per costruire quel futuro.