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Wayne Prokop e Mark Leonard da IMI Critical Engineering discutem como pequenos reatores modulares desempenham um papel vital nos esforços mundiais para adotar políticas energéticas sustentáveis.
Nos mercados internacionais de energia, a volatilidade é fortemente sentida. Os acontecimentos globais dos últimos anos sublinharam isto. Em primeiro lugar, a perturbação e a subsequente rápida recuperação económica da pandemia e, em segundo lugar, o impacto duradouro da invasão da Ucrânia pela Rússia.
As sanções impostas às enormes reservas de gás natural do país continuam hoje a afectar os preços da energia. Os estados europeus tiveram de adaptar as suas linhas de abastecimento para melhorar a resiliência geral do seu país, com muitas centrais a carvão anteriormente desativadas colocadas novamente em funcionamento para fins de energia de contingência. 1
Embora fosse prático colocar novamente em funcionamento estas fábricas anteriormente encerradas para satisfazer a procura máxima durante os meses mais frios, compreensivelmente gerou debate. 2 Considerando os esforços de descarbonização em curso, alguns questionaram se outras tecnologias são mais adequadas para fornecer energia de contingência.
Os pequenos reatores modulares (SMR) cresceram em popularidade como uma potencial solução energética sustentável.. No entanto, a implementação da tecnologia permanece numa fase inicial quando comparada com activos legados, incluindo centrais eléctricas a carvão. Tendo em conta isto, e a necessidade premente de melhorar a segurança energética em toda a Europa, será necessária uma abordagem mais ponderada para adoptar SMR em grande escala e eliminar gradualmente o fornecimento de energia baseado em combustíveis fósseis.
Adaptação de usinas de carvão existentes em pequenos reatores modulares
É compreensível que alguns pensem que o carvão está a regressar, mas as tendências gerais mostram que este não é o caso e as iniciativas de energia sustentável estão a avançar.
A quota do carvão na produção doméstica de eletricidade nos EUA caiu para mínimos históricos no primeiro trimestre de 2023 3 , e as centrais existentes estão a revelar-se mais dispendiosas para fornecer e manter em comparação com os custos “all-in” de novos projetos eólicos e solares. 4
Estes não são claramente sinais que apontem para um renascimento movido a carvão. Ainda assim, é necessária cautela ao removê-lo completamente dos cabazes energéticos nacionais, especialmente com muitos países que ainda utilizam carvão para compensar a volatilidade dos mercados energéticos.
As soluções energéticas sustentáveis ainda estão sujeitas a problemas de intermitência, mesmo que estejam a ser desenvolvidas soluções de armazenamento de energia mais económicas. Como tal, é razoável supor que o carvão ainda estará presente nas redes eléctricas de alguns países num futuro imediato.
O papel do carvão como meio dispendioso mas necessário para gerir picos de curto prazo significa que deve ser dada atenção à infra-estrutura que o apoia. A sua utilização como contingência depende da capacidade dos pequenos reactores modulares responderem às alterações da procura em tempo real, embora isto não seja algo para o qual foram tradicionalmente concebidos. A má gestão da sincronização rápida pode levar a problemas que vão além da capacidade da rede sobrecarregada.
Problemas deste tipo já são evidentes nas centrais eléctricas de ciclo combinado alimentadas a gás (CCPP). As preocupações com a intermitência decorrentes da introdução progressiva de mais fontes de energia renováveis estão a fazer com que os atuais CCPPs funcionem com mais frequência, fornecendo energia variável para preencher lacunas com base nas mudanças na procura da rede. As tensões operacionais estão agora a tornar-se cada vez mais aparentes à medida que as instalações concebidas para operações contínuas são forçadas a parar e reiniciar, com cargas a flutuar entre 50% e 100%.
Durante esse tipo de operação, problemas como degradação de válvulas e rachaduras nos limites de pressão estão se tornando mais frequentes. Isto é especialmente verdadeiro em áreas onde a água é injetada no fluxo de vapor para controlar a temperatura, bem como em sistemas de desvio de turbinas e temperadores entre estágios.
No entanto, estas áreas são facilmente ignoradas quando comparadas com componentes que constituem maiores montantes de despesas globais da fábrica – por exemplo, a turbina a vapor. No entanto, se não forem tidos em conta, estes componentes mais pequenos podem afetar seriamente a capacidade de uma central permanecer funcional e responder rapidamente quando solicitada, prejudicando a eficácia do CCPP como solução de contingência.
Fazendo uma sucessão de sucesso
O impacto de uma estratégia de manutenção bem concebida vai além da contingência – são também vitais para os planos de sucessão de centrais eléctricas a carvão, especialmente quando se trata de pequenos reatores modulares.
Como observa a Agência Internacional de Energia, ao reaproveitar antigas centrais fósseis com estes reactores, os clientes locais podem aceder a energia abundante sem as perturbações associadas a grandes mundaças nas infraestruturas existentes. Isto é proporcionado por uma produção semelhante entre 200 Mwe e 400 Mwe, permitindo que os SMR se “encaixem” efetivamente em antigas conexões de rede.
Em comparação com os elevados custos e prazos associados às instalações nucleares de grande escala, o apelo desta tecnologia mais pequena e mais fácil de implementar é claro. 5
Além da conveniência, esse processo de reaproveitamento também traz benefícios logísticos. Nomeadamente, já foram abordadas questões relacionadas com a procura de uma fonte de água suficiente, o estabelecimento de ligações rodoviárias e ferroviárias e a contratação de mão-de-obra qualificada próxima, e não há necessidade de adquirir terrenos adicionais.
Embora grandes avanços estejam sendo feitos para a comercialização total da tecnologia, os SMRs ainda estão em um estágio inicial de desenvolvimento. Atualmente, 70 projetos provisórios estão em consulta em 18 países, e a padronização e as melhores práticas ainda estão sendo definidas. 6
Envolver fornecedores especializados em tecnologia nuclear será, portanto, fundamental para provar os méritos práticos das tecnologias SMR e ir além da fase de conceito.
A bola já está rolando na adoção de pequenos reatores modulares. Por exemplo, a Rolls-Royce garantiu recentemente financiamento governamental para construir uma frota de reactores de 470 MW que estará operacional no início da década de 2030. 7 Embora ainda faltem cerca de dez anos, as organizações com experiência no setor estão acelerando a adoção, com a IMI Critical Engineering auxiliando no projeto e na aplicação de componentes críticos.
Embora as principais válvulas de segurança de vapor da organização, os filtros de emergência do sistema de resfriamento central e as principais válvulas de isolamento de vapor possam ser recursos comparativamente pequenos no projeto geral de uma planta, eles são essenciais para garantir que um SMR funcione de maneira segura e ideal.
Deve também notar-se que os longos processos de aprovação regulamentar são uma realidade neste sector. Mesmo para as empresas que estão à frente da curva e que procuram inovar, as tecnologias padronizadas e claramente comprovadas continuarão atractivas.
Da mesma forma, se a indústria energética quiser avançar com os seus ambiciosos planos de descarbonização, a necessidade de soluções familiares só se tornará mais premente. Isto também não significa nada da hesitação que alguns podem sentir relativamente à rápida adopção de tecnologias de produção de energia nuclear. Nestas circunstâncias, a implementação de válvulas e componentes que já demonstraram funcionar será vital para amenizar preocupações muito válidas.
O conhecimento crítico dos serviços e os planos de eliminação dos combustíveis fósseis estão intimamente ligados. Para garantir que as centrais a carvão sejam incorporadas nos esforços de descarbonização, a utilização de infraestruturas já existentes será fundamental, especialmente com os custos a continuarem a ser uma das maiores barreiras à adoção da energia nuclear. 8
Este sentimento de contentar-se com o que temos também pode ser estendido ao desenvolvimento de SMRs como meio de transição do carvão. Dado que o sector nuclear tem tradicionalmente lutado com atrasos na construção e custos crescentes em novos edifícios, em parte devido ao excesso de engenharia, a adaptação das infra-estruturas existentes pode ter um apelo único. 9
Considerados isoladamente, os componentes das válvulas não podem resolver as nossas preocupações energéticas prementes e futuras. No entanto, o papel vital que desempenharão no curto, médio e longo prazo da transição energética significa que não podem ser ignorados.
Wayne Prokop é Diretor Global de Vendas e Mark Leonard é Diretor de Desenvolvimento de Negócios da IMI Critical Engineering. Para obter mais informações, visite: https://www.imi-critical.com/industry/nuclear/
Referências
- https://www.lemonde.fr/en/economy/article/2022/09/02/apesar-do-clima-commitments-the-eu-is-going-back-to-coal_5995594_19.html
- https://www.theguardian.com/business/2023/mar/07/national-grid-power-plants-coldest-night-of-year-extra-electricity
- https://ieefa.org/resources/us-coal-Generation-falls-record-first-quarter-low
- https://energyinnovation.org/publication/the-coal-cost-crossover-2021/
- https://www.iaea.org/newscenter/news/repurposing-fossil-fuel-power-plant-sites-with-smrs-to-ease-clean-energy-transition
- https://www.iaea.org/newscenter/news/accelerating-smr-deployment-new-iaea-initiative-on-regulatory-and-industrial-harmonization
- https://www.ft.com/content/b2cf6c9b-7a3e-4e95-b1bf-428ad8b1d7c3?sharetype=blocked
- https://thebulletin.org/2019/06/why-nuclear-power-plants-cost-so-much-and-what-can-be-done-about-it/
- https://www.raconteur.net/patrocinado/realising-the-uks-nuclear-renaissance
Fonte: Innovation News Network
Disponível em: https://www.innovationnewsnetwork.com/small-modular-reactors-key-link-to-sustainable-energy-provision/37381/
