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La Economía de la Energía Nuclear

ACTUALIZADO: JUNIO 2007



Los costos relativos de la generación eléctrica de las plantas de carbón, gas y nuclear varían considerablemente dependiendo de la ubicación. El carbón es, y probablemente lo siga siendo, económicamente atractivo en países como China, los Estados Unidos y Australia, que tienen abundantes y accesibles fuentes de carbón doméstico. El gas es también competitivo para energía de carga-base en muchos lugares, particularmente usando plantas de ciclos combinados, aunque los precios del gas han hecho desaparecer muchas de esas ventajas.

La energía nuclear es, en muchos lugares, competitiva con los combustibles fósiles para la generación de electricidad, a pesar de los relativamente altos costos de capital y la necesidad de internalizar todos los costos de almacenamiento y puesta fuera de servicio. Si también se tienen en cuenta los costos sociales y ambientales de los combustibles fósiles, la energía nuclear es sobresaliente.

El informe de un importante estudio Europeo de los costos externos de diversos ciclos de combustible, haciendo foco sobre el carbón y la energía nuclear, fue liberado a mediados del 2001. Muestra que, en claros términos de dinero de contado, la energía nuclear tiene cerca de la décima parte de los costos del carbón. Los costos externos se definen como aquellos que inciden directamente en relación a la salud y al ambiente, cuantificable pero no incluidos en el costo de la electricidad. Si estos costos fuesen realmente incluidos, el precio de la electricidad del carbón en la Unión Europea se duplicaría y el del gas aumentaría un 30%. Esto sin intentar incluir al calentamiento global.

La Comisión Europea lanzó el proyecto en 1991 en colaboración con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, y fue el primer proyecto de investigación en su clase "para comparar plausible cifras financieras contra los daños resultantes de diferentes formas de generación eléctrica para toda la Unión Europea". La metodología considera las emisiones, dispersión e impacto final. Con la energía nuclear, el riesgo de accidentes se factorea junto con grandes estimaciones de impactos radiológicos de las "colas de mineral" (el manejo de residuos y la puesta fuera de servicio están ya dentro de los costos del usuario). La energía nuclear promedia 0,4 Eurocentavos/kWh, muy similar a la energía hidráulica. El carbón está sobre los 0,4 centavos (4,1 - 7,3); el gas varía entre 1,2 y 2,3 centavos, y solamente el viento se muestra mejor que la energía nuclear, con 0,1a 0,2 centavos/kWh como promedio.

EL COSTO DEL COMBUSTIBLE

Desde el principio, la atraccion bascia de la energia electrica ha sido el bajo costo del combustible comparado con las plantas que queman carbon, petroleo y gas. Sin embargo, el uranio tiene que ser procesado, enriquecido y convertido en elementos combustibles, y por lo menos la tercera parte de los costos se deben al enriquecimiento y fabricacion. Se deben hacer asignaciones para el manejo del combustible quemado y el final almacenamiento de los residuos separados del mismo.


A mediados del 2000, el costo aproximado para obtener 1 kg de UO2 para combustible de reactores:

U3O8 : 8 kg x $25 us$ 200
Conversión: 7 kg U x $5.5 us$  acute;38
Enriquecimiento: 4.3 SWU x $105 us$ 452
Fabricación de combustible: por kg us$ 240
Total, approx:   us$ 930

Esto rinde 3400 GJ térmicos que proporcionan 315,000 kWh, de allí un costo de combustible de 0.30 c/kWh.


Pero, a pesar de incluir estos costos, los costos totales de combustible de una central nuclear en occidente son típicamente un tercio de los de las plantas quemadoras de carbón y entre un cuarto y un quinto de los costos de las plantas de gas de ciclo combinado.

COMPARANDO LA GENERACIÓN ELÉCTRICA

La OECD ha recogido información para permitir hacer estimaciones de la competitividad de la producción eléctrica entre diferentes países miembros. Se incluyen todos los costos de planeamiento, construcción y operación. Para las centrales nucleares estos costos incluyen estimaciones totales para el manejo de combustible, puesta fuera de servicio y disposición final de los residuos.

Los costos de desmantelamiento y puesta en fuera de servicio se estiman en 9 - 15% del costo del capital inicial de una central nuclear. Pero cuando se descuenta, contribuyen con sólo un pequeño porcentaje a los costos de inversión y menos aún a los costos de generación. En los Estados Unidos representan el 0,1 - 0,2 cent/kWh, que no es más del 5% del costo de la electricidad producida.

El costado final del ciclo de combustible, incluyen el almacenamiento or disposición final de los residuos en repositorios, contribuyen con otro 5% de los costos totales por kWh, --menos que si hubiese almacenamiento directo del combustible quemado en vez de reprocesamiento. El programa de $18.000 millones de los Estados Unidos para el combustible quemado es financiado por un impuesto de 0,1 centavo por kWh.

El costo de la generación eléctrica nuclear se ha mantenido estable durante la última década. Esto se debe a que a pesar de los costos declinantes del combustible (incluyendo el enriquecimiento), los costos de operacion y mantenimiento han sido desbalanceados por los mayores costos de inversión. En general, los costos de construcción de las centrales nucleares son significativamente mayores que los de las plantas de carbón y gas por la necesidad del uso de materiales especiales, y la incorporación de sofisticados sistemas de seguridad y equipos de control de respaldo. Estos costos pueden llegar a significar la mitad de los costos de la generación nuclear.

Esto ha sido exacerbado a veces por largos períodos de construcción, subiendo aún más los costos. En Asia, los tiempos de construcción han tenido la tendencia a ser más cortos, por ejejmplo, la nueva generación de reactores japoneses de 1.300 MWe que comenzaron a operar en 1996 y 1997 fueron construidos en poco más de cuatro a¬ilde;s.

En general, los estudios de la OECD han mostrado una disminución de la energiá nuclear contra el carbón. Esta tendencia se debió en gran parte a una declinación de los costos de los combustibles fósiles en los a&nstilde;s 80s, y el fácil acceso al gas, limpio y de bajo costo. En los años 90s, la tecnología de ciclo combinado del gas junto a los bajos precios de los combustibles fósiles fue a menudo la opción de menor costo. en Europa y Norteamérica.


Fuente: US Utility Data Inst. (pre 1995), Resource Data International (1995- ). Nota: la información de arriba se refiere sólo a los costos de combustible más los de mantenimiento y operación, excluyendo al capital, dado que ello varía mucho según las diferentes centrales y Estados, como también la edad de la planta. En base a las proyecciones de la OECD, los costos de capital en los Estados Unidos son 5%% del total para la energía nuclear, el 45% para el carbón y el 16% del total para el gas. Promediando estos costos en base al año 2000 nos da 3,91 centavos/kWh para nuclear, 3,27 c/kWh para el carbón, y 6,77 c/kWh para el gas.

COSTOS FUTUROS DE COMPETITIVIDAD

La OECD no espera una suba de los costos de inversión en las nuevas centrales nucleares, a medida de que los diseños avanzados de reactores sean la norma.

La futura competitividad de la energía nuclear dependerá substancialmente de los costos adicionales que pueden incrementar los costos de las plantas de carbón. Es incierto la manera en que los costos reales de cumplir con las metas de reducción de emisiones de dióxido de azufre y gases de invernadero serán atribuidas a las plantas de combustibles fósiles.

Sobre todo, y bajo las actuales medidas reguladoras, la OECD espera que la energía nuclear permanezca económicamente competitiva con las de generación por medio de combustibles fósiles. En Australia, por ejemplo, las plantas que usan carbón están cercanas a las minas que las abastecen, y a los centros de población que sirven, y existen grandes volúmenes de gas disponibles con contratos a bajo costo y largo plazo.

El estudio comparativo más reciente de la OECD muestra que a una tasa de descuento del 5%, en 7 de 13 países que están considerando a la energía nuclear, sería la elección preferida para una nueva capacidad de carga comisionada para el 2010 (ver Tabla más abajo). A una tasa de descuento del 10%, la ventaja sobre el carbón se mantendriá sólo en Francia, Rusia y China.

En 1997 un estudio de la industria eléctrica Europea comparó los costos de la electricidad nuclear, carbón y gas para una planta de carga-base a inaugurarse en 2005. A una tasa de descuento del 5%, la energía nuclear se mostró más barata (en Francia y España) a 3,46 cents/kWh que todas las otras formas menos el escenario del gas. Sin embargo, a una tasa de descuento del 10%, a 5,07 cent/kWh, era más cara que todas menos el muy caro escenario del gas de alto precio. (ECU a US$ @ tasas Junio '97)

En 1999, Siemens (ahora Framatone ANP) publicó un análisis económico comparando plantas de ciclo combinado de nuevo diseño, incluyendo al Reactor Europeo de Agua Persurizada (EPR) y al reactor SWR-1000 de agua hirviente. Los costos de capital para estos en Alemania, a 1750 y 1000 MWe respectivamente, son ambos EUR 1250/kW, comparado con EUR 1375/kW para una versión de 1550 MWe del EPR, y de EUR 1500/kW para el Reactor Avanzado de Agua Hirviente de 1.350 MWe, dos de los cuales están en operación en Japón.

Mirando algunos costos de potencia, ambos EPR 1550 MWe, si fuesen construidos en serie en Francia/Alemania y el SWR-1000 (con una tasa de descuento del 8%) son competitivos con el ciclo combinado de gas, a 2,6 Euro centavos/kWh. Pero una vez depreciados, sus costos caen a unos 1,5 cents/kWh comparados con los 2,5 centavos del gas (siendo el capital el 60% de los costos de las centrales nucleares, pero sólo 15% de los costos de las plantas de gas).

Las actuales plantas de generación Kovoi operando en Alemania producen electricidad a 0,3 cent/kWh, incluyendo todos los costos de capital, cayendo a 1,5 cent/kWh después de la amortización completa. Siemens grafica un aumento del 60% en el quermado del PWR (en una base térmica, no eléctrica) de 30 MWd/kg U en 1974 a 45 MWd/kg U en 1998. Para el BWR el aumento es de 23 a 40c MWd/kg U durante el mismo período, acompañado de una incrementada confiabilidad física del combustible.

Un detallado estudio de economía energética en Finlandia publicado a mediados del 2000, muestra que la energía nuclear sería la opción de menor costo para una nueva capacidad de generación. El estudio comparó la energía nuclear, al carbón, turbinas de gas de ciclo combinado y turba. Las centrales nucleares tienen costos de capital mucho más elevados que las otras --EUR 1749/kW incluyendo la carga inicial de combustible, que es tres veces el costo de las plantas de gas. Pero sus costos de combustible son mucho más bajos, de modo que a factores de capacidad por encima del 64% es la opción más barata.

Cifras de Abril de 2001 ponen a los costos de la energía nuclear en EUR 2,40 cent/kWh, al carbón en 3,28 cent/kWh y al gas natural en 3,21 cent/kWh (en base a un factor de capacidad del 91%, tasa de interés del 5%, planta de 40 años de vida).

El estudio Finlandés del 2000 también cuantificó la sensibilidad del precio del combustible en los costos de la electricidad:

Estos muestran que una duplicación de los precios del combustible darían por resultado que el costo de la electricidad nuclear se elevaría un 9%, la del carbón se elevaría un 31% y el gas se elevaría en un 66%. Estas son cifras similares a las dadas en el informe de la OECD de 1992 (gráfico de barras más abajo). Desde la publicaci&onacute; del estudio los precios del gas se han elevado considerablemente.

La elección de la planta es muy probable que dependa de la situación internacional de su balanza de pagos. La energía nuclear requiere de grandes capitales mientras que los costos del combustible son mucho más significativos para los sistemas basados en combustibles fósiles. Por consiguiente, si un país como Japón o Francia tiene que decidir entre importar grandes cantidades de combustibles o invertir una gran cantidad de capital en su país, los simples costos pueden ser menos importantes que consideraciones económicas más amplias.

El desarrollo de la nergía nuclear podría, por ejemplo, suministrar trabajo para las industrias locales que construyen las centrales y también el compromiso a largo plazo de la compra de combustibles en el extranjero. Las compras en el exterior durante la vida útil de una nueva planta de carbón en Japón, por ejemplo, podría estar sujeta a alzas de precio que podrían ser un serio drenaje de las reservas de divisas que el más barato uranio.


Algunas proyecciones comparativas de los costos de generación eléctrica para los años 2005-2010

 

NUCLEAR

CARBÓN

GAS

Francia

3.22

4.64

4.74

Rusia

2.69

4.63

3.54

Japón

5.75

5.58

7.91

Corea

3.07

3.44

4.25

España

4.10

4.22

4.79

USA

3.33

2.48

2.33-2.71

Canada

2.47-2.96

2.92

3.00

China

2.54-3.08

3.18

-

US 1997 cents/kWh, Tasa de descuento del 5% para nuclear for nuclear & carbón, 30 años vida útil, 75% factor de carga. Ffuente: OECD/IEA NEA 1998.

FACTORES QUE FAVORECEN AL URANIO

El uranio tiene la ventaja de ser una fuente de energía altamente concentrada que es transportable a bajo costo. las cantidades necesarias son mucho menores que para el carbón o el petróleo. Un kilogramo de uranio natural rendirá 20.000 veces más energía que la misma cantidad de carbón. Por ello es intrínsecamente un "commodity" muy transportable y comercializable.

La contribución del combustible al costo total de la electricidad producida es relativamente bajo, por lo que una gran escalada en los precios deñ uranio tendrá un efecto relativamente pequeño. Por ejemplo, una duplicación del precio del U3O8 del año 2000 aumentará el costo del combustible de un reactor de agua liviana en un 30%, y los costos de la electricidad en 7% (mientras que la duplicación del precio del gas agregaría un 70% al precio de la electricidad)

REPROCESANDO & MOX

Hay otros ahorros posibles. Por ejemplo, si se reprocesa al combustible usado y se usa al uranio y plutonio recuperado en combustible de óxidos mezclados (MOX), se puede extraer más energía. Los costos para conseguir esto son elevados, pero son balanceados por el hecho que el combustible MOX no necesita enriquecimiento, y particularmente por la menor cantidad de residuos de alto nivel producido al final del ciclo. Siete armaduras de combustible de UO2 producen una armadura de MOX, más un poco de residuos de alto nivel, dando por resultado un 35% del volumen, masa, y costo de la disposición final.

Para los diferentes costos de combustibles (fósiles) o tiempo previo (plantas nucleares). Se asume una tasa de descuento del 5%, 30 años de vida útil y 70% de factor de carga. Nótese que el factor clave para los combustibles fósiles es el alto o bajo precio del combustible (parte superior de las barras), mientras que la energía nuclear tiene una baja proporción del costo del combustible en el precio de la electricidad, y el factor clave es el corto o largo tiempo en el tiempo previo incurrido en la planeación y construcción, de allí los costos de inversión (parte inferior de las barras). Incrementar el factor de carga benefia entonces más a la energía nuclear que al carbón, y ambos factores más que para el petróleo y el gas. (OECD IEA 1992)

FUENTES:

OECD/IEA, 1992, Electricity Supply in the OECD, (la figura de arribadel Anexo 9).
OECD/ IEA NEA 1998, Projected Costs of Generating Electricity
OECD, 1994, The Economics of the Nuclear Fuel Cycle.
Nuclear Europe Worldscan 7-8/97
NEI: US generating cost data
Siemens Power Journal, Dec 1999.
Tarjanne & Rissanen, 2000, en Proceedings 25th International Symposium, Uranium Institute.


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