HABLANDO DE ENERGÍA 12

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LA ECONOMÍA DE LA ENERGÍA

Como hemos visto desde los primeros capítulos, la energía es un recurso natural, que adecuadamente transformado,  es capaz de realizar un trabajo al que se le puede dar uso industrial y tener por tanto un sentido económico.

Normalmente, las transformaciones realizadas no son reversibles por lo que no es posible extraer más trabajo del recurso natural del que se parte inicialmente. La cantidad disponible de recursos naturales susceptibles de realizar trabajo es lo que se conoce como «recursos energéticos». La actividad de generación consiste en transformar  mediante tecnologías adecuadas  una energía primaria (nuclear, térmica, hidráulica, eólica, solar, etc.) en energía eléctrica. Cada tecnología de generación tiene su propia estructura de costes y características técnicas y todas son necesarias puesto que se complementan para suministrar de forma adecuada en términos de coste y continuidad de suministro la energía demandada por los consumidores.

Hay tecnologías de costes fijos muy altos (amortización de la inversión, parte fija del coste de operación y mantenimiento, materias primas necesarias, etc.) y costes variables muy bajos. Por el contrario, las hay con costes fijos muy bajos pero con costes variables muy altos. Las primeras son las adecuadas para producir un número de horas al año muy elevado (Tecnologías de base), mientras que las segundas son más adecuadas para producir durante un número reducido de horas al año (Tecnologías punta e intermedias), aquellas en las que la demanda es más alta. Además están las renovables, cuya producción no es constante ni predecible.

Una característica esencial de la electricidad es la imposibilidad de almacenarla en cantidades industriales. Es por ello que se debe producir en cada momento la cantidad exacta  demandada. Dada la variabilidad de la demanda y la producción con energías renovables, son necesarias tecnologías muy flexibles que puedan incrementar o reducir su producción muy rápidamente para poder seguir las variaciones de la demanda neta sin que ello comporte un quebranto económico.

Aunque se han tratado con amplitud en las anteriores entradas las características de las distintas formas de generación eléctrica, voy a hacer una recapitulación y posteriormente tratar una aproximación a los costes de cada una de ellas.

La producción en 2015 fue la que se refleja en el siguiente cuadro (elaborado a partir de datos  de REE) donde se reflejan las aportaciones realizadas por las distintas fuentes de producción al consumo nacional.  El total fue de 263.194 TWh (un TWh= mil millones de kWh).

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Tenemos en primer lugar las hidráulicas. Son de las más limpias y eficientes en su proceso de generación. Necesitan grandes caudales de agua de flujo constante apoyado por una elevada   pluviometría que evite las fluctuaciones en su producción.

En España, desde los años 40 hasta los años 90 han incrementado continuamente su producción, (31.396 GWh. en 2015) aunque su participación porcentual (11,93%), se ha reducido por el aumento de la demanda total y la puesta en marcha de otro tipo de centrales. Aunque el plan de Energías Renovables de 2010 preveía la posibilidad de incrementar la potencia instalada en unos 4.300 MW parece muy complicado  construir nuevas centrales de más de 50 MW. La construcción de nuevos embalses es muy problemática debido a la oposición sistemática de las poblaciones afectadas y ciertas organizaciones.

Al parecer algunas de las existentes están en proceso de renovación y ampliación. También se están renovando las más antiguas sustituyendo su maquinaria por otra más moderna y eficiente. Entre las hidráulicas, están las centrales de bombeo que mejoran mucho el aprovechamiento en cuanto a abastecimiento y flexibilidad, pero no todas se pueden transformar porque requiere unas condiciones geográficas muy específicas en su ubicación.

Estas tecnologías tienen un coste de inversión inicial alto, costes fijos de explotación medios y el coste variable de generación muy bajo.  Poseen una elevada técnica  y son flexibles en su funcionamiento. No emiten gases de efecto invernadero en su proceso de generación. Los elevados costes de inversión inicial se compensan por un periodo muy extenso de producción.

Las térmicas de combustibles fósiles, producen en conjunto 93.780 GWh, el 35,63%, y dentro de ellas las de carbón con el 21,53%, son las que más contribuyen, junto con las nucleares, a la producción de energía de base.

Las de carbón tienen un coste muy elevado de inversión, siendo las de ciclo combinado relativamente más moderado.  Los costes fijos de explotación son medio y bajo, respectivamente, los costes variables de generación son medios. La seguridad de suministro de materias primas es alta en las de carbón y menor en las de gas y fueloil,  materias primas inexistentes en nuestro país y procedentes de zonas con cierta inestabilidad. Ambas, a su vez, pueden tener fuertes oscilaciones en el precio. La flexibilidad es media en el carbón y muy alta en las de ciclo combinado.

En el apartado de térmicas renovables se agrupan varios tipos de centrales bastante heterogéneos. Con frecuencia se aplica la denominación a las de biomasa y residuos vegetales, pero personalmente no considero estos combustibles como renovables, pues, o se esquilman los pocos bosques que van quedando (no fácilmente renovables a corto plazo) o se recurre a residuos agrícolas. En este último caso deberían producirse como residuos de actividades de transformación de materias agrícolas y en cantidades suficientes para hacer continua la producción y rentable la instalación. De hecho tengo noticias de algunas casi abandonadas. Son, además, tras las de carbón, las más contaminantes. En puridad, esa denominación solo sería aplicable a las que funcionan con energía geotérmica, pero ignoro si existe alguna en España. No conozco otro medio de generación de calor natural disponible en cantidades suficientes para hacer funcionar una térmica de forma continua y con energía limpia y realmente renovable.

Continuamos con las eólicas, cuyo desarrollo ha sido muy importante en poco tiempo. España es, tras Alemania, el país de mayor potencia instalada, con 23.020 MW, generando un 18,38% de la demanda. La potencia de los turbogeneradores es de 1 a 3 MW y representan el 70% del coste. Su vida útil está calculada en unos 20 años. Parte muy importante del coste es la instalación de las líneas eléctricas para transportar la electricidad generada dado que se suelen instalar en emplazamientos de acceso no siempre fácil.

La inversión es alta, bajo el coste fijo de explotación y casi nulo el variable. Si en las centrales hidráulicas el problema era el régimen de lluvias, aquí es el viento. Los cálculos indican que de las 8.760 horas que tiene un año, el número de horas útiles de viento es de unas 2.000 y su régimen horario totalmente imprevisible. Al parecer las instalaciones en el mar (off shore), mantienen un régimen más constante de producción que las basadas en tierra, pero tienen un coste inicial más elevado y otros problemas derivados de su emplazamiento en el mar próximo a las costas.

En el supuesto de que la energía primaria, el viento, soplara continuamente con la fuerza adecuada, sería una manera perfecta de generar electricidad a precio razonable y no contaminante. Pero como no es así y la red eléctrica necesita una  fuente constante de energía que esté siempre disponible, no hay otro remedio que recurrir a otro tipo de centrales como energía de respaldo, lo que encarece indirectamente su coste.

Veamos a continuación las que para generar electricidad utilizan la energía solar: fotovoltaicas y termosolares.  Generan en conjunto 18.352 GW, el 6,97%. La energía que producen es, con diferencia la más cara y solo pueden subsistir con enormes subvenciones que termina pagando, directa o indirectamente, el consumidor. Su gestión, no ha estado exenta de corrupción. Creo que todos hemos leído que se detectaron parques fotovoltaicos que producían en horas nocturnas… claro que si el precio que te pagan es superior al precio facturado por las compañías, la tentación de conectar la línea de entrada con la línea de cesión al mercado y “producir” en horas nocturnas, es muy grande.

Contamos con tres de los parques fotovoltaicos más grandes del mundo: Hoya de los Vicentes  y Fuente Álamo en Murcia, y Benejama en Alicante, cada uno de los cuales ocupa nada menos que medio kilómetro cuadrado de terreno. Durante los últimos años en España se ha pasado de cero a  4.600 MWh de energía fotovoltaica instalada. El objetivo del Plan de Energías Renovables 2010 para este tipo de generación era llegar a una potencia instalada de 6.000 MWh. En caso de llevarse a término, su coste total final sería de unos 3.000 millones de euros. Aplicando la proporción de ocupación de terreno de Benejama, ocuparían una superficie total de 10 Km2. (100 millones de metros cuadrados).

Según noticias fidedignas, la caída de eficiencia prevista de los paneles, está siendo mayor de la ofrecida por los fabricantes, con la consiguiente disminución en la electricidad producida con el paso de los años.

Para las termosolares de las que existen 2 tipos, remito a la entrada (Hablando de Energía 5) del blog donde se tratan extensamente en su aspecto técnico. En una central térmica hace falta un ciclo continuado de vapor de agua a alta presión y temperatura. La forma de conseguirlo en las termosolares de torre es combinar un sistema de almacenamiento del vapor (grandes tanques en los que el vapor se almacena a alta presión y que permiten aproximadamente una hora de funcionamiento cuando falta el sol) con un ciclo combinado de gas que se pone en marcha en horas de oscuridad o baja insolación.

No dispongo de información sobre costes de la termosolares de espejos cilindro parabólicos, que al parecer son mucho más eficientes y funcionan más horas gracias al fluido que utilizan. (Hablando de energía 5).

En el momento que escribo esta serie, se están produciendo graves problemas financieros en la empresa que más ha apostado por este tipo de energía. Como no conozco las causas reales de los problemas no puedo entrar a comentar la situación. Intuyo que la  elevada inversión, los costes de producción y la dependencia de elevadas subvenciones están en el centro del problema.

Las de cogeneración, producen la nada despreciable cantidad de 27.283 GWh, con una participación del 10,37%. La cogeneración es el procedimiento mediante el cual se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil (vapor, agua caliente sanitaria, calefacción, etc.). La ventaja de la cogeneración es su mayor eficiencia energética ya que se aprovecha tanto el calor como la energía mecánica o eléctrica de un único proceso, en vez de utilizar una central eléctrica convencional. Algunas de las de biomasa se podrían incluir en este apartado puesto que conozco una que procesa productos agrícolas y con los residuos opera una central de este tipo. Ignoro la potencia instalado y el volumen de su producción.

No he podido conseguir datos de los costes en este tipo de centrales, pero intuyo que al ser casi un subproducto, o producto complementario de la actividad principal de las empresas que la producen su coste será más bajo.

Vamos por último a considerar el coste en las centrales nucleares. Una central nuclear funciona las 24 horas del día y prácticamente todos los días del año, con interrupciones para recarga o mantenimiento. El coste estimado de una nueva instalación es de unos 4.000 millones de euros. Se estiman 8.000 horas/año útiles de las 8.760 que tiene el año, siendo la diferencia el tiempo dedicado a recarga, mantenimiento y renovación de equipos e instalaciones. Con una eficiencia del 95%, el número de horas de electricidad que se produce en un año, es 0,95 x 8.000 = 7.600 MWh. Multiplicando por la potencia instalada (1.000 MWh=1 GWh) obtenemos que la energía eléctrica anual producida por la central es de 7.600 GWh. Dato que se aproxima a la eficiencia real de las centrales españolas.

UNA MIRADA A LOS COSTES ENERGÉTICOS

La Agencia Internacional de la Energía o AIE (en inglés: IEA) es una organización internacional, creada por la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) tras la crisis del petróleo de 1973, cuyo objeto es coordinar las políticas energéticas de sus Estados miembros, a fin de asegurar un suministro de energía estable, a precios razonables y limpia, a sus respectivos habitantes.

Entre sus actividades se encuentra la publicación anual de un informe de “Los costes previstos de la generación de electricidad”.  La edición de 2015 es el octavo informe de la serie y  presenta los resultados del trabajo realizado en los años 2015/2014, estableciendo  los principios para calcular el costo de generar electricidad por las diversas técnicas actuales. Es una prospección de los costes de las instalaciones para la producción eléctrica y de sus costes de producción hasta el año 2020.

Los cálculos de los costes armonizados están basados en una estimación basada en la experiencia actual de la vida media de las centrales y utilizando el método de flujos de caja descontados (Discounted Cash Flow). Los cálculos utilizan una combinación de supuestos genéricos comunes y otros específicos de cada país y tecnología. Se aplican sobre los distintos parámetros técnicos y económicos según las directrices del grupo de expertos en Coste de Proyectos de Generación de Electricidad (EGC).

Los costes calculados excluyen los de transporte y distribución pero se incluyen como gastos externos las primas de emisiones de C02 en las centrales que los producen y emiten.

El informe se basa en los datos de 181 instalaciones de 22 países, incluyendo 3 no OCDE: China, Brasil y Sud África. Este grupo representativo incluye 17 centrales de ciclo combinado, de ellas, 13 de ciclo cerrado (CCGT) y 4 de ciclo abierto (OCGT); 11 centrales nucleares; 14 térmicas de carbón;  38 solares fotovoltaicos (PV), de las cuales 12 son de escala residencial, 14 de escala comercial y 12 grandes instalaciones. 4 Termosolares (CSP); 21 plantas eólicas en tierra firme, 12 plantas de energía eólica off shore; 6 geotérmicas; 28 hidroeléctricas; 11 plantas de biomasa y biogás y 19 de cogeneración de diferentes tipos. En esta entrega del estudio se han incorporado un mayor número de energías renovables, siguiendo el mayor interés en las tecnologías de bajas emisiones de CO2 por parte de los gobiernos participantes.

El estudio introduce una serie de cuestiones previas que condicionan de alguna forma la homogeneidad de los costes. En primer lugar, hay variaciones significativas entre países en cuanto a las tecnologías que se presentan y los costes informados. Los expertos de EGC han trabajado para hacer que los datos sean lo más comparables posible. No obstante, las variaciones en el coste son inevitables incluso en el caso de tecnologías que se consideran normalizadas y ello en función de la disponibilidad y coste de los recursos, los costes laborales y otros, así como los derivados de las regulaciones locales. Todos los datos están calculados con una tasa de descuento para el cash flow del 3%, produciéndose variaciones si se consideran tasas del 7 o el 10%. No se han incluido esos supuestos para no hacer farragoso lo que solo pretende ser una muestra significativa. Por otra parte, las grandes inversiones necesarias, llevan aparejados recursos ajenos cuantiosos y su remuneración está basada  más en su continuidad en el largo plazo, que en fuertes retornos a corto.

De acuerdo con lo expuesto, paso a dar los datos del estudio en el que solo reflejo el coste mínimo y máximo de inversión y producción y los países correspondientes y al final se refleja en un cuadro resumen. Los datos económicos están en dólares americanos: US$ por kilovatio eléctrico, para la potencia instalada, y Megawatios hora para la producida.

Los costes de la inversión inicial para CCGT alimentadas con gas natural en países de la OCDE van desde 845 $/kWe (Corea) a 1.289 $/kWe (Nueva Zelanda). En términos de costes de producción homogéneos (LCOE), Estados Unidos tiene un mínimo de 61 $/ MWh frente al máximo de 133 $/MWh de Japón. Aunque el coste de una central CCGT es relativamente elevado, las diferencias de precio ponen de manifiesto la diferencia de coste del combustible, el gas natural, en los diversos países.

La inversión inicial para plantas de carbón en los países OCDE varía desde un mínimo de 1.218 $/kWe en Corea a un máximo de 3.067 $/kWe en Portugal. El coste homogeneizado de producción, varía desde un mínimo de 66 $/MWh en Alemania a un máximo de 95 $/MWh en Japón.

En cuanto a las nucleares, la inversión inicial es de un mínimo de 2.021 $/kWe en Corea a un máximo de 6.215 $/kWe en Hungría. Los costes de producción varían desde 29 $/MWh en Corea a 64 $/MWh en el Reino Unido.

Las tecnologías de Paneles fotovoltaicos se han dividido en el estudio en tres categorías: residencial, comercial y grandes parques. La inversión inicial para instalaciones residenciales varía desde 1.867 $/kWe en Portugal a 3.366 $/kWe en Francia. Los costes de producción están entre los 96 $/MWh en Portugal a 218 $/MWh en Japón.

Para sistemas fotovoltaicos comerciales, la inversión inicial  varía desde 1.029 $/kWe en Austria a 1.977 $/kWe en Dinamarca. Los costes de producción desde 69 $/MWh  en Austria a 142 $/MWh en Bélgica.

Grandes parques, inversión inicial, entre 1.200 $/kWe en Alemania a 2.563 $/kWe en Japón. Costes de producción desde 54 $/MWh en los Estados Unidos a 181 $/MWh en Japón,

Las plantas eólicas terrestres tienen unos costes de inversión inicial de 1.571 $/kWe en Estados Unidos 2.999 $/kWe en Japón. Los costes de producción varían de 33 $/MWh en Estados Unidos a  135 $/MWh in Japón.

Finalmente, los costes de inversión inicial para parques eólicos en el mar (off shore) varían entre 3.703 $/kWe en el Reino Unido y 5.933 $/kWe en Alemania. La producción varía entre 98 $/MWh en Dinamarca a 214 $/MWh en Corea.

Los países estudiados fuera de la OCDE son China, Brasil (solo centrales hidroeléctricas)  y Sud África. Los datos de China proceden en parte de datos públicos y otros obtenidos mediante investigación. En ningún caso se pueden considerar datos oficiales del gobierno chino.

En China, la inversión inicial para un ciclo combinado es de 627 $/kWe, mientras que los de producción son de  90 $/MWh. Para el carbón, las cifras son de 813 $/kWe y 74 $/MWh respectivamente.

En China se han tomado los datos de dos centrales nucleares, en una el coste es 1.807 $/kWe y la otra 2.615 $/kWe. El coste de producción es de  26 $/MWh y 31 $/MWh, respectivamente.

En energía fotovoltaica China posee la planta comercial de menor coste de instalación del mundo, 728 $/kWe y producción 59 $/MWh. Mientras que los grandes parques tienen un coste de instalación de 937 $/kWe y producción 55 $/MWh.

Por último la inversión inicial de las eólicas terrestres es de 1.300 $/kWe y no se cuenta con datos sobre el coste de la producción.

Para Sud África, la gama es, para carbón 2.222$/kWe y 65$/MWh respectivamente. La única planta eólica terrestre tiene un coste de inversión inicial de 2.756$/kWe y de producción 77/MWh.

Como se puede comprobar en el cuadro, el coste más bajo de producción de electricidad en cualquiera de sus consideraciones es la nuclear. Es la más barata y la más limpia y es por ello que muchos países del mundo que no cuentan con otros recursos naturales como ríos caudalosos, petróleo o gas natural, están moviéndose hacia esta forma de energía.

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Como prueba de ello, va más abajo un cuadro resumen de los reactores nucleares en funcionamiento, en construcción y los que está previsto cerrar, elaborado con datos de la AIEA de 2014.

En el anuario 2016 de la energía que publica el Foro Nuclear de España, se facilita información sobre las centrales proyectadas en todo el mundo en dos categorías distintas:Planificadas y propuestas.

Las planificadas son las que están ya aprobadas, cuentan con financiación, con emplazamiento fijado y contratos con las compañías suministradoras de equipos. Esta previsto que inicien su actividad en un plazo de 8 o 10 años. Son en total 158 y destacan 40 en China; 24 en la India y 25 en Rusia.

Las centrales propuestas que son un total de 330 están incluidas en programas específicos de producción energética, en fase de estudio, localización, diseño y tramitación. Los paises que mas centrales planean son: 16 centrales Arabia Saudí; 7 Irán; 136 China; 10 Emiratos Árabes Unidos; 17 USA; 36 India; 23 Rusia; 5 Tailandia, 4 Turquía; 11 Ucrania y 6 Vietnam. Se prevé que inicien su actividad en unos 15 años. Es muy  llamativo que países con grandes reservas de petróleo y gas, empiecen a moverse hacia la producción eléctrica  nuclear. ¿Será quizás porque el petróleo, base de toda la industria química moderna es demasiado valioso para seguir quemándolo?

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¿Adivina que país industrializado del mundo no tiene prevista ninguna…? Exacto, ese que Vd. está pensando. Parece que pretende seguir por la senda de las energías más caras y menos eficientes sin tener en cuenta que en multitud de empresas la partida de coste mas elevada, superior a los gastos de personal, es la electricidad. El problema es que tienen que competir en mercados internacionales con empresas cuyo coste energético es mucho mas bajo. Es lo que he podido comprobar en los últimos  años, después de más de 35 años  de experiencia como consultor de empresas.

Y UNA REFLEXIÓN FINAL…

La sustitución de la energía nuclear generada actualmente en  España, por fotovoltaica, requeriría la construcción de 1.835 parques como el de Benejama que costarían 275.250 millones de euros para producir 55.000 GWh.

Alternativamente,  si se tratara de sustituirla por energía eólica, habría que aumentar el número de aerogeneradores existentes hasta los 28.400 con un coste de 68.160 millones de euros, para generar 56.796 GWh.

En ambos casos habría que contar obligatoriamente con centrales de  respaldo para cubrir la intermitencia de ambos recursos y garantizar el suministro a una demanda creciente. Con esas inversiones, en un cálculo aproximado, se podrían construir, respectivamente, 65 o 15 centrales nucleares que podrían producirían  494.000 GWh en el primer caso y 114.000 GWh en el segundo. El coste indicado es para el supuesto de construcción de una central aislada. En un plan ambicioso para la construcción de un número significativo de centrales, las economías de escala reducen de forma notable el coste individual, como fue el caso de Francia en su día.

Por tanto, aunque solo soy una persona preocupada por el futuro energético de mi país y no soy un experto, intuyo por lo estudiado para llevar a cabo esta serie de artículos,  que el MIX energético ideal debería estar compuesto por un incremento de los aerogeneradores, sustitución paulatina de las térmicas de carbón por otras de ciclo combinado, mejora y ampliación de las hidráulicas por sustitución de sus equipos por otros más eficientes, conversión de todas aquellas que su entorno lo permita en centrales de bombeo y suficientes nucleares nuevas para ser la base de la producción de electricidad. No se olvide, que EL MUNDO MODERNO SE MUEVE SOBRE LA ENERGÍA, que las necesidades aumentan continuamente y que los costes son determinantes para la competitividad de las industrias. Un aumento de la demanda del 3% anual acumulativo llevaría en solo 10 años a un aumento total de demanda del 34%, pasando de los actuale 263 TWh a 353 TWh, y si consideramos un 5%, al 63%, con lo que pasaremos a 429 TWh, cifras que no se podrán alcanzar  si no se empieza a tomar decisiones urgentes,  porque las instalaciones, sean del tipo que sean, no se construyen de un día para otro.

Todo ello, como indica el profesor J. J. Cadenas, mientras se invierte en la investigación de nuevos paneles voltaicos, que aprovechen, no solamente la energía de los fotones, sino de todas las radiaciones que bombardean de forma permanente nuestro planeta y sean susceptibles de generar electricidad.

Y termino ésta apasionante serie de artículos sobre la energía con una frase de mi admirado emperador y gran filósofo estoico, Marco Aurelio. Creo que refleja muy bien el espíritu con el que me he acercado a un  tema tan interesante como complejo y controvertido, y que he intentado mostrar con honestidad y veracidad.

…de una sola cosa debemos hacer aprecio: de transcurrir la vida en medio de la sinceridad y la justicia, tratando con benevolencia a los falsos y a los injustos.

                   mafalda-sobre-la-lectura

BIBLIOGRAFÍA Y DOCUMENTOS CONSULTADOS.-

 Debo mi interés por el tema de la energía a los profesores Juan Manuel Lozano Leyva y Juan José Gómez Cadenas. Sus libros: Nucleares ¿Por qué no? y El ecologista nuclear, me empujaron a adentrarme en este apasionante mundo. Recomiendo muy vivamente su lectura a cualquiera que desee entrar más a fondo en el tema.

El libro “Los hilos de Ariadna. Diez descubrimientos científicos que cambiaron la visión del mundo”, del profesor Lozano Leyva es igualmente apasionante y abre la mente a la comprensión de la estructura física de nuestro planeta y de los fondos marinos y a otros apasionantes aspectos de la revolución científica.

Para toda la serie he consultado documentación virtual o impresa, entre otras,  de las fuentes y entidades que a continuación voy a citar:

*WIKIPEDIA, fuente indispensable para imágenes y datos complementarios en todos los campos del saber.

*Biografías y Vidas. Página web con datos biográficos de muchos de los personajes que se han citado a lo largo de toda la serie.

*Revista Newsweek. Publica periódicamente documentados artículos, entrevistas y noticias sobre temas de energía. Entre otros, entrevistas con el Sr. Lovelock y otras personalidades del mundo de la energía y diversos artículos y noticias sobre el tema.

* El Comité Científico de las Naciones Unidas (UNSCEAR, de sus siglas inglesas) publica autorizadas y fiables estudios sobre distintos temas científicos. He consultado entre otros:

* Sobre el efecto de la Radiación Atómica: “Sources and Effects of Ionizing Radiation”.

http://www.unscear.org/unscear/en/publications/2000_2.html

* Sobre el accidente de Chernóbil:

http://www.unscear.org/unscear/en/chemobyl.html

* La Agencia Internacional de la Energía de la OCDE publica estudios periódicos sobre la evolución de las energías y sus costes.

https://www.iea.org/Textbase/npsum/ElecCost2015SUM.pdf

Haz clic para acceder a 150831_ProjectedCostsOfGeneratingElectricity_Presentation.pdf

* Asociación Mundial de Energía Nuclear. Estudios sectoriales y noticias sobre la evolución en el mundo de la energía nuclear.

https://www.google.es/search?q=Asociaci%C3%B3n+Mundial+de+Energ%C3%ADa+Nuclear&gws_rd=ssl

*Entrevista con Christopher Llewellyn Smith. Científico británico ex director del CERN y de los primeros estudiosos de la fusión nuclear.  https://dl.dropboxusercontent.com/u/59994807/El%20carb%C3%B3n%20mata%2020%20veces%20m%C3%A1s%20gente%20que%20Chern%C3%B3bil.docx

*El Foro de la Industria Nuclear Española, me ha facilitado documentación valiosa sobre todos los aspectos técnicos científicos y económicos de la energía nuclear.

http://www.foronuclear.org/es/sobre-nosotros

*La revista digital Energía y Sociedad con muy interesantes artículos sobre los temas energéticos y su incidencia en la sociedad.

http://www.energiaysociedad.es/

*Aunque ya lo he publicado anteriormente, vuelvo a dar los enlaces a ciertos aspectos de Chernóbil que considero extraordinariamente interesantes:

Turismo: Chernóbil y la zona de Prypiat se han convertido en una de las mayores atracciones turísticas de Ucrania.

https://www.chernobyl-tour.com/english

https://www.chernobyl-tour.com/francais/?action_skin_change=yes&skin_name=fr

https://www.chernobyl-tour.com/photo/

https://www.iaea.org/newscenter/focus/chernobyl

https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/chernobyl-mice-and-nature

https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/chernobyl-25-interview-alexander-vasiliyevich-bichan

https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/chernobyl-can-i-have-baby

*Bajo la denominación de bionerd23 se oculta una científica que lleva años viviendo en el entorno de Chernóbil, estudiando la fauna y la flora y alimentándose de los productos que cultiva y recolecta allí.  Publica interesantes videos de su actividad.

https://www.youtube.com/watch?v=j6mreZ98_Ug

*He utilizado las páginas web de todas las grandes compañías eléctricas de España donde he encontrado multitud de datos e informaciones del mayor interés.

*En especial quiero agradecer a la compañía IBERDROLA  y a D. Carlos Gómez y Dña. Rosa Laguarda, del Centro de Información, la amabilidad con la que fuimos atendidos en visita a la Central Nuclear de Cofrentes. El centro alberga modelos a escala de todos los elementos esenciales de una central nuclear lo que me ayudó a mejor entender la complejidad de su funcionamiento y su seguridad. También pude ver un interesante video filmado durante a la última recarga de combustible y operaciones de mantenimiento para mantener siempre la central a la vanguardia de la técnica. Y otros audiovisuales referentes a cuestiones técnicas del funcionamiento y seguridad de la instalación.

*Por último, aunque ya lo he publicado anteriormente, no resisto la tentación de volver a adjuntar enlaces a las páginas de turismo de Hiroshima y Nagasaki, esas ciudades en las que según los ecologistas no se podría volver a habitar hasta no sé cuántos miles de años…

HIROSHIMA

https://www.google.es/search?q=hirosima&gws_rd=ssl#q=hiroshima+turismo&revid=59811214

http://www.japan-guide.com/e/e2160.html

NAGASAKI

https://www.google.es/search?q=TURISMO+NAGASAKI&gws_rd=ssl

Y como despedida final de esta serie, acepten la sentencia  de la genial Mafalda: lean, lean, para conocer la verdad. Es la mejor forma de no dejarse manipular y formar criterio para no dejarse engañar. Grande Quino, el filósofo creador de este personaje.

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HABLANDO DE ENERGIA 11

LOS RESIDUOS RADIACTIVOS

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Quiero empezar este artículo con una frase tomada del libro de D. Fernando Savater “La vida eterna”:

Nos pasamos la mayor parte de nuestra vida preocupados por cosas que ni han sucedido ni van a suceder.

¿Son peligrosos los residuos radiactivos? Por supuesto: residuos, radiactividad, alta actividad… ¿Quién no conoce el símbolo de la radioactividad? ¿Quién no ha escuchado alguna vez que sus efectos duran millones de años? Todos  sabemos que son peligrosísimos, especialmente  si se nos ocurre darnos un baño en la piscina donde se almacenan recién sacados del reactor.

Ante el temor irracional a las centrales nucleares y los apocalípticos males que según algunos pueden ocasionar, vamos a echar un vistazo a otras actividades humanas, algunas conectadas con la producción de energía y otras no.

¿Son los únicos residuos industriales dañinos o altamente tóxicos? Evidentemente no y por ello sería deseable que la totalidad de los residuos de todas las industrias fueran tratados como los radiactivos, es decir, que se mantuvieran localizados y controlados y no dispersos sin control alguno en la naturaleza.

¿Conoce algunas de esas sustancias altamente tóxicas? Pues aquí va una pequeñísima muestra de las que se manejan a diario por la industria: cloruro de hidrógeno y ácido clorhídrico (limpieza, tratamiento y galvanización de metales, refinación y manufactura de una amplia variedad de productos); cianuro (sustancia química extremadamente venenosa, de uso industrial en la galvanoplastia de electrodeposición de zinc, oro, cobre y plata); amoníaco (fabricación de abonos y fertilizantes, textiles, plásticos, explosivos, pulpa para  papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos), arsénico (insecticidas, herbicidas y decolorantes de la madera, otro potente veneno) y una larga lista de otros productos muy nocivos para salud de las personas y del planeta. Por desgracia el control solo se exige a  la industria nuclear, la bestia negra de los ecologistas, ignorando (o casi) el resto de los riesgos.

El conjunto de las centrales térmicas de combustibles fósiles en España (26 de carbón, 5 mixtas y 32 de ciclo combinado) emiten a la atmosfera 225 millones de toneladas de CO2 al año (una media de 428 toneladas por minuto); emiten además,  dióxido de azufre y de nitrógeno (que como vimos en el artículo Nº 4, dedicado a las térmicas de carbón, al combinarse con la humedad de la atmosfera se transforman en ácido sulfúrico y nítrico y provocan la lluvia ácida); cenizas, trazas de todo tipo de metales, como plomo y cadmio. Por último, también se emiten, entre las cenizas, uranio, radio y torio, que se encuentran presentes en algunas partes por millón en el carbón. Son además una fuente del gas radioactivo radón, la fuente  natural más peligrosa de radioactividad.

Según un informe hecho público este año por la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA), la contaminación atmosférica producida por esas emisiones es responsable de 524.000 muertes prematuras al año en Europa (PEV-Perdida de Esperanza de Vida), de las que 432.000 se deben a la exposición continuada a las partículas en suspensión más finas, 75.000 por dióxido de nitrógeno (NO2) y 17.000 por ozono troposférico (O3).

El estudio, de 64 páginas y titulado “La calidad del aire en Europa. Informe 2015”, indica que “la contaminación del aire es el mayor riesgo de salud ambiental en Europa”, puesto que “acorta la esperanza de vida de las personas y contribuye a enfermedades graves, como enfermedades del corazón, problemas respiratorios y cáncer”.

El informe cuantifica las muertes prematuras asociadas a la polución en 40 países europeos, incluidos los 28 de la UE, con datos correspondientes a 2012. España ocupa la sexta posición, con 33.200 víctimas mortales, sólo por detrás de Italia (84.400), Alemania (72.000), Francia (52.600), Reino Unido (52.430) y Polonia (47.300).

La minería del carbón ha sido, desde sus inicios, una actividad muy peligrosa.  Sólo en los EE.UU., más de 100.000 mineros de carbón murieron en accidentes en el siglo XX, con más de 3.200 muertos tan sólo en 1907. Los peligros de la minería subterránea incluyen asfixia, intoxicación por gas, hundimiento del techo y las explosiones de gas. Las explosiones por gas grisú pueden desencadenar explosiones del polvo de carbón en suspensión mucho más peligrosas porque pueden afectar a toda una fosa o galería.

En países desarrollados, con las explotaciones a cielo abierto, ha disminuido la mortalidad sin embargo, en los países menos desarrollados y algunos países en desarrollo (precisamente los que venden el carbón más barato), muchos mineros siguen muriendo cada año, ya sea por accidentes directos en minas de carbón o por consecuencias adversas de salud. China, tiene el mayor índice de muertes relacionados con la minería de carbón. Sus estadísticas oficiales declaran 6.027 muertes ocurridas solo en 2004. En los EEUU hubo tan solo 28 muertes  el mismo año. La producción de carbón en China es el doble de la de EEUU, siendo el número de mineros 50 veces mayor, lo que hace que las muertes en las minas chinas sean más elevadas por trabajador empleado. Creo que todos tenemos en nuestra memoria reciente terribles accidentes mineros en diversas partes del mundo.

Enfermedades pulmonares crónicas, como la neumoconiosis (que se produce por la inhalación de polvo y la acumulación de residuos sólidos inorgánicos o partículas orgánicas en los bronquios, los ganglios linfáticos o el parénquima pulmonar: silicosis y asbestosis las más frecuentes), fueron comunes en los mineros, llevando a una drástica reducción de su esperanza de vida. En algunos países mineros, estas enfermedades son aún comunes. 4.000 nuevos casos cada año en USA y 10.000 nuevos casos en China.

El tsunami del año  2.000 que ocasionó más de 230.000 víctimas en las costas del Océano Índico es el de mayor número de víctimas que se recuerda en una catástrofe natural; el de Japón que destruyó la central de Fukushima ocasionó, según la Policía Nacional japonesa, 15.845 muertes, 3.380 desaparecidos y 5.893 heridos. El análisis de los 13.135 cuerpos recuperados  reveló que el 92.5 % de los fallecidos murieron ahogados, hubo 50 suicidios y otras causas, pero ningún fallecido a causa de la radiación. Las víctimas de  los accidentes de tráfico a nivel mundial cuyos datos no he sido capaz de encontrar o cuantificar (solamente la UE contabilizó un total de 26.000 fallecimientos y 135.000 heridos graves en carretera en 2015. ¿Se debería prohibir el automóvil?); los accidentes aéreos y ferroviarios; los frecuentes huracanes en el Caribe y Estados Unidos; terremotos de diversa magnitud y entrada en actividad de volcanes a lo largo y ancho del mundo…  son fenómenos aceptados con naturalidad sin que el miedo nos obsesione.

Mientras, en estos periodos, ¿cuántas muertes se han producido debidas a accidentes en la energía nuclear?  En la entrada anterior se reflejaron los tres más graves y su número de víctimas, es irrelevante con relación a las reflejadas arriba. De hecho solo en dos de ellos hubo fallecidos, en uno de los cuales fueron solo 2. Sin embargo la psicosis, el miedo, acerca de los peligros de esta energía son patológicos e injustificados. En Francia, con 58 centrales nucleares funcionando  desde los años 70. ¿Recuerda alguien algún accidente, alguna fatalidad debida a la radiactividad en esas centrales?

¿Hay más muertes anualmente por accidentes aéreos que por la energía nuclear? Sin duda alguna. En el año 2012, según el informe anual de IATA fueron 414 personas. Los años 2013 al 15, han sido negros por la siniestralidad aeronáutica. El aumento de la capacidad de las modernas aeronaves hace que los siniestros cada vez  ocasionen mayor cantidad de víctimas. ¿Sería lógico prohibir el transporte aéreo por ello? La respuesta la dejo a criterio del lector.

Quiero también reseñar  el impacto del tráfico aéreo en la contaminación ambiental. Según el mismo informe IATA, en ese año, el número de vuelos civiles en el mundo fue de 29,6 millones, en los que se transportaron 2.970 millones de pasajeros. Las emisiones de CO2 fueron 12 millones de toneladas. Además de estas emisiones, se emiten también óxidos de nitrógeno (NO3) que contribuyen mucho a la formación de Ozono (O3). El vapor de agua emitido por las grandes aeronaves, forma estelas de condensación que dan a lugar a formación de cirrus que también influyen en el calentamiento global. También liberan hollín y partículas de sulfatos, residuos del combustible que utilizan. Todo ello influye en la formación de nubes y surte efecto en el calentamiento atmosférico.

Existen organizaciones cuyo único objeto parece ser atacar de continuo algunas  actividades industriales al tiempo que ignoran los peligros de otras.  Y no siempre haciendo gala de veracidad y honestidad en sus argumentos, lo que me lleva a preguntarme desde hace tiempo, a quien sirven realmente y como se financian. Hay un interesante libro del profesor Bjorn Lomborg (El ecologista escéptico-Ed. Espasa hoy) antiguo miembro de Greenpeace, en el que hace un concienzudo trabajo profesional de evaluaciones imparciales de muchos temas y previsiones alarmistas que se utilizan para mantener el “mantra” ecologista, mostrando su falsedad  y mostrando que en algunos casos que consiguieron imponer sus ideas acabaron con catastróficos resultados. Me viene a la memoria la prohibición del DDT, que disparó de nuevo la malaria y el paludismo en África y Sudamérica cuando casi se había erradicado el vector de transmisión con el uso de ese insecticida. La experiencia desde entonces ha  demostrado donde se sigue usando, que los efectos nocivos que se atribuían al mismo, eran muy inferiores a sus beneficios y en ningún caso tan terroríficos como se alegaban.

En estudios actuariales de seguros, en los que se evalúan  los riesgos de pérdida de esperanza de vida (PEV) debido a diversas causas para calcular las primas aplicables en función de las actividades, los resultados son sorprendentes. Voy a reproducir los que encabezan la lista y algunos muy curiosos. Reflejo el riesgo y la PEV en días:

Riesgo: Pobreza, PEV: 3.500 días; fumar cigarrillos, 2.300; Enfermedades cardiovasculares, 2.100; Soltería, 2.000; Minero de Carbón, 1.100; 15 kg. de sobrepeso, 980; Alcoholismo, 230; Accidentes de trabajo, 74; caídas, 39; vivir en la vecindad de una central nuclear, 0,04.

Tras todo lo anteriormente expuesto, tendremos que llegar a la conclusión de que  el OFICIO DEVIVIR ES PELIGROSO, y el final,  marcado desde el nacimiento, termina siempre igual. Pero no podemos estar permanentemente atenazados por el temor del inevitable final. Todos deseamos que llegue lo más tarde posible pero nuestros deseos no suelen mandar en las circunstancias externas de nuestra vida y así hay que aceptarlo.  De una forma u otra, antes o después, el final es el mismo. Pues eso.

Todo ello hace muy difícil entender la actitud antinuclear de los grupos ecologistas cuando existe un peligro más grave que empieza a ser irreversible según un grupo de científicos encabezados por el profesor Lovelock: un cambio climático de consecuencias imprevisibles para el mundo, aunque día a día vamos percibiendo sus efectos.

Un amigo que vive a unos 40 Km de una central nuclear me comentaba su preocupación por el “grave problema” que supone que los residuos se almacenen en las “piscinas” de las centrales, con lo que mostraba un radical desconocimiento del tema.  En efecto, el combustible usado pasa entre 10 y 30 años en las piscinas de las centrales nucleares, donde su radioactividad se reduce de forma drástica. El único problema es el espacio. Con los años los tanques  de almacenamiento se llenan y es preciso sacar parte del combustible gastado. Cuanto más tiempo permanecen los residuos en las piscinas más baja es su radiactividad y más fáciles son de manipular. Mantenerlos almacenados un tiempo y no destruirlos posibilita reprocesarlos en algún momento, utilizándolos, por ejemplo, como combustible para los futuros reactores de fusión, tras lo que quedarán como un material casi inerte.

La fecha prevista de saturación de los tanques en las siete centrales operativas en España, variaba entre el año 2013 y el 2022. En cualquier caso, los tanques no tienen capacidad para almacenar los residuos de un accidente de grandes proporciones. Tras el incendio de la central de Vandellós en 1989, hubo que extraer y controlar los residuos generados, en su mayor parte chatarra industrial contaminada. Como España no cuenta con ningún almacén para residuos de alta actividad, se decidió llevarlos a Francia que cuenta con esas instalaciones. El coste de ese almacenamiento es de 10 millones de pesetas diarios (60.000 euros). Desde el 1º de enero de 1990 hasta el 31 de diciembre de 2015 han transcurrido 9.495 días.  El importe total pagado ascendería a 569,7 millones de euros. Creo que el coste presupuestado del ATC (Almacén Temporal Centralizado) de Villar de Cañas es de unos 900 millones de euros actuales. Si se hubiera hecho en su momento, con mucho menos de lo pagado a Francia estaría terminado, teniendo en cuenta la variación de la paridad del poder de compra (PPP) entre 1990 y la actualidad.

España, se hará cargo de sus desechos cuando por fin (¿?) se termine un ATC como los que ya existen en los  países con infraestructura nuclear. La fecha límite era 2015 y de momento se ha aplazado hasta 2017, sólo entonces sabremos si tendremos que seguir pagando a un tercer país por el almacenaje de nuestros residuos, aunque una normativa de la UE no permite el almacenamiento indefinido de residuos de alta actividad de un país europeo en otro, por lo que habrá que darle una solución definitiva.

Desde 1961 existe un almacén para residuos de baja y media actividad en El Cabril, Córdoba, donde existió una mina de uranio ahora agotada. Según estimaciones de 2004 se encontrará lleno cerca del año 2030. Recibe anualmente unos 3.000 bidones (más de 1.000 metros cúbicos). De ellos, cerca del 95% procede de las siete centrales nucleares que se encuentran en producción y el resto llega de hospitales, universidades y laboratorios de investigación públicos y privados. El almacenamiento es un bunker de superficie que alberga los residuos en recipientes adecuados.

Los ATC se diseñan para resistir todo tipo de desastres: inundaciones, tornados, misiles y cambios extremos de temperatura. Cuando los residuos han pasado más de diez años en la piscina, su actividad ha disminuido de tal manera que previa preparación, se introducen en barriles secos con un blindaje de doble capa que detiene por completo la radiación gamma, emitiendo al exterior únicamente calor a temperatura  similar al de la calefacción doméstica.

El Sr. James Lovelock, con su habitual mordacidad, ha ofrecido el jardín de su casa para almacenar algunos barriles secos o residuos vitrificados, con la pretensión de aprovechar la energía térmica que producen. No me importaría adherirme a la propuesta considerando el precio del gasóleo para calefacción. La idea no es ningún disparate; es perfectamente factible,está patentaday las únicas razones para no llevarla a la práctica son “políticas”, por llamarlas de alguna manera.

¿Dónde almacenarlos? Bernard Cohen y James Lovelock sugieren dos alternativas para librarse de ellos. El primero propone arrojarlos a los fondos  marinos. El segundo, repartirlos por la selva del Amazonas y otros entornos naturales que considera sagrados, a fin de protegerlos de la invasión humana.

La propuesta de Cohen es perfectamente sensata desde el punto de vista científico. Los residuos, una vez vitrificados se alojan en contenedores de gruesas paredes de acero inoxidable, titanio o zircaloy (la aleación con que se construyen las vasijas de los reactores) que pueden aguantar miles o decenas de miles de años sin corroerse. El vidrio es insoluble en el agua. En los ríos Tigris y Éufrates se han encontrado objetos de vidrio de las civilizaciones Sumeria (extinguida el 2.000 a.C.) y Babilónica (extinguida el 539 a.C.), en buen estado; también se han encontrado recipientes y adornos de cristal en pecios submarinos de barcos fenicios y griegos foceos de más de 2.500 años. Piezas de todas estas civilizaciones se pueden ver en  los museos arqueológicos.  Si esos vidrios han resistido en buen estado con técnicas de fabricación primitivas, con las técnicas actuales de fabricación pueden durar muchos miles de años más.

La totalidad de los residuos radioactivos producidos hasta la fecha por la industria nuclear mundial cabe más o menos en unas 100 hectáreas. Asumiendo que el número de centrales aumentara 10 veces y que operaran durante 500 años más, llenaríamos unos 10 kilómetros cuadrados, que no son nada comparados con los más de 350 millones de kilómetros cuadrados de océanos.  La Dorsal Centro Atlántica, una espectacular cordillera submarina que va desde Islandia hasta las estribaciones de la Antártida, tiene en su fondo unas placas tectónicas que se mueven al ritmo de unos 10 centímetros por año. Las cumbres de esa cordillera submarina, tienen alturas sobre el fondo marino de entre 2.500 y 3.000 metros y sus más altas cumbres están a profundidades similares de la superficie del mar. El punto más profundo de los océanos,  el Abismo Challenger, que se encuentra en la fosa de las Marianas es más profundo que la altura del Everest. Es tan profundo que si se situara el Everest en su fondo le faltarían más de 2 km para llegar a la superficie.

Hay cordilleras parecidas en todos los océanos que están enlazadas entre sí formando una red submarina de unos 70.000 kilómetros de longitud. Las fosas entre cordilleras tienen anchuras de entre 2.000 y 4.000 kilómetros y su abismo central lo forman hoces impresionantes de laderas casi verticales.[i]

Si los contenedores se lanzaran a lugares bien elegidos terminarían cubiertos de roca sedimentaria a esas profundidades y, con el tiempo,  engullidos por los movimientos de las placas tectónicas que los harían inocuos para la vida y el planeta en su conjunto hasta el fin de los tiempos. No parece haber ninguna razón para no resolver el «problema de los residuos» de esta manera sencilla, económica y segura.

De hecho, el terremoto y el consiguiente tsunami que arrasó la región de Fukushima en 2011 (al igual que el que se produjo el pasado día 21 de noviembre de 2016), se debió según el servicio meteorológico de Japón, “al desplazamiento entre placas de subducción entre la placa del Pacifico y la  Norteamericana. Esta placa se desplaza en dirección oeste a una velocidad de 83 mm/año. La placa del Pacífico se mete debajo de Japón, en la fosa del Japón, y se hunde en dirección oeste debajo de Asia.” Casi con seguridad esa es la causa del aumento de altura del monte Everest, que según recientes mediciones  se está elevando y moviéndose hacia el noreste, motivado por la tectónica de placas de la zona asiática. Dos fuentes han cuantificado la velocidad del movimiento estimándolo en 4 mm al año en elevación y entre 3 y 6 mm hacia el noreste[iii].

La propuesta de Lovelock, siempre provocativa, se basa en la constatación de que en la zona de Chernóbil la naturaleza, animal y vegetal,  ha vuelto de forma pujante. Se han desarrollado frondosos bosques  y, lejos de aparecer mamíferos mutantes o insectos gigantes, las especies autóctonas parecen gozar de una estupenda salud y una elevada  fertilidad,  mejorada por el hecho de que no son consideradas comestibles. A partir de ahí Lovelock deduce de forma lógica que los residuos harían un gran favor a la vida salvaje en el Amazonas que está siendo deforestada de forma atroz,  porque mantendrían a los humanos alejados de la jungla donde se están cometiendo auténticos crímenes contra el equilibrio ecológico de esa zona vital para el mundo.

En su libro último “La venganza de Gaia” nos dice James Lovelock: “La preferencia de la vida salvaje por lugares donde abundan los residuos nucleares (refiriéndose a Chernóbil) sugiere que los mejores lugares para almacenarlos son las selvas tropicales y otros entornos naturales necesitados de un guardián fiable que les proteja de la destrucción por granjeros hambrientos y ávidos constructores”.

Como apunté en mi entrada anterior Chernóbil se ha convertido en uno de los sitios turísticos más visitados de Ucrania (ver los enlaces en la entrada anterior). Un turista español tras su visita a Chernóbil y su entorno escribió en el libro de visitas: “Tras esta visita estoy convencido de que el factor más dañino para la naturaleza no es la radioactividad, sino el ser humano”.  Estoy totalmente de acuerdo.

Otra alternativa distinta de las sugeridas por Cohen y Lovelock consiste en  almacenar los residuos en un depósito geológico profundo apropiado, como se está haciendo en Finlandia y en USA. Existen multitud de depósitos posibles en el planeta, lo bastante espaciosos, secos y estables. Encontrarlos no es un problema técnico, es, una vez más, un problema político. El profesor José Díaz,  catedrático de Física Nuclear de la U. de Valencia, cree que los residuos radioactivos serán útiles en el futuro cercano, bien como combustible en la energía de fusión, bien en aplicaciones tecnológicas.  Otra línea de investigación muy esperanzadora trabaja en la transmutación de los isotopos que forman los residuos, en otros menos activos y de vida más breve.

¿Quién paga la gestión de los residuos radiactivos? ¿La paga el consumidor? Son muchos los que se hacen esta pregunta y la respuesta es muy clara: NO, la pagan los que generan dichos residuos. Estos costes se financian a través del “Fondo para la financiación de las actividades del PGRR” que es gestionado y administrado por ENRESA y controlado por un órgano interministerial externo, el Comité de Seguimiento y Control. Se trata de un sistema de prefinanciación que asegura los medios económicos necesarios para la gestión de los residuos radiactivos en el presente y en el futuro. ENRESA cobra directamente a las empresas titulares de las centrales nucleares una cantidad que varía en función de su producción. También aportan dinero a dicho Fondo, todas las instalaciones de cualquier tipo que generan residuos radiactivos.

Por lo tanto, cuando se afirma que el coste de generación de la energía nuclear, es más barato que el de otras energías, debe de considerarse que en él, se incluye la gestión del combustible gastado, el cierre y  desmantelamiento de las centrales y de la fábrica de elementos combustibles de Juzbado, así como las relativas a la construcción, operación, cierre y sellado de las instalaciones de almacenamiento de RBMA y las correspondientes al almacenamiento temporal y definitivo del CG y RAA[iv], el ATC y un posible AGP (almacén geológico profundo) o las actividades de I+D necesarias para la solución de separación y transmutación de los residuos. Cada año se actualizan los valores que deben aportar las CN que oscila entre 0,316 y 0,348 € por kWh producido.

No tengo conocimiento de que al resto de plantas de energía, de cualquier tipo, se les haya obligado a crear unas reservas para desmantelar y gestionar los residuos procedentes de las instalaciones térmicas de otros tipos, fotovoltaicas y eólicas. Probablemente, en especial en el caso de las fotovoltaicas, estamos abocados a contemplar unos campos llenos de chatarra inservible que nadie va a retirar cuando termine su vida útil…

[i] “Los hilos de Ariadna. Diez descubrimientos científicos que cambiaron la visión del mundo”, Debate, Barcelona, 2007.Profesor Manuel Lozano Leyva

[iii] Fundación Suiza para la Investigación Alpina y National Geographic de USA.

[iv] RBMA: residuos de media y baja actividad; CG: combustible gastado; RAA: residuos de alta actividad.

Una interesante presentación para los que quieran conocer cómo es un ATC de última generación, como el proyectado para Villar de Cañas.

http://www.villardecanas.es/ATC/riesgo.pdf

HABLANDO DE ENERGÍA 10

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CENTRAL DE CHERNÓBIL ACTUALMENTE

Cualquier innovación industrial de tecnología avanzada, fija o móvil, puede sufrir fallos y accidentes,  pese a estar construidos pensando cada vez más en la seguridad de los usuarios. Las centrales térmicas de tecnología nuclear no son instalaciones de excesiva complejidad y llevan acumulada una gran experiencia. Sin embargo el temor a un accidente grave deriva de la peligrosidad que supondría una contaminación ambiental de material radiactivo, material que en caso de entrar en contacto con seres vivos y según la dosis, puede tener efectos a corto y largo plazo sobre la salud.

Como ya hemos visto anteriormente, el reactor genera calor para producir vapor de agua  y debe funcionar en un rango determinado de temperaturas. Es por lo tanto necesario un correcto funcionamiento en todo momento del sistema de refrigeración. En los reactores tipo LWR la pérdida del refrigerante, que es a la vez moderador, disminuye la reacción y llega a pararla, pero en los de otro tipo pueden llegar a fundirse los elementos interiores.  En caso de producirse esa eventualidad, es preciso asegurar que no haya ninguna posibilidad de una fuga de material radiactivo al exterior. Por último hay otros riesgos: la delincuencia, el terrorismo y el uso de la industria nuclear para la fabricación de armamento nuclear. Tampoco se puede descartar la posibilidad de ataque a la propia central. Este último tema se trató extensamente en la entrada dedicada a  la construcción de las centrales nucleares. (Hablando de Energía 7)

Hay dos grupos de sistemas de seguridad: activos y pasivos. Una red de detectores térmicos y visuales con control cibernético, con alarmas acústicas, luminosas y mensajes de ordenador, es un sistema de seguridad activo. Una vasija de acero de paredes de 30cm., dentro de un sarcófago de hormigón armado envolviendo la vasija del reactor y a prueba no sólo de fugas radiactivas sino, literalmente, de bombas, y todo ello a su vez dentro de un edificio de paredes de hormigón a prueba de casi todo, es un sistema de seguridad pasivo.

Las nuevas generaciones de centrales nucleares han evolucionado en su diseño de los sistemas de seguridad: sin descuidar la mejora continua de  los  sistemas activos han incorporado cada vez sistemas pasivos más eficientes. En un futuro cercano, las centrales nucleares serán tan seguras que lo peor que les podrá pasar es que se detenga su producción eléctrica. Ni siquiera la intervención humana, por error o crimen, podrá provocar un accidente serio.

A finales de 2015 estaban funcionando en el mundo 441 centrales, 2 en proceso de cierre a largo plazo y 67 en construcción (24 en de ellas en China) y aunque es seguro que ninguna puede provocar una explosión nuclear (recordemos que la cantidad de uranio poco enriquecido y el plutonio residual de una central NO PUEDEN ALCANZAR LA MASA CRITICA en ninguna circunstancia) no es imposible que ocurran explosiones químicas en su interior, incluso de gran magnitud.

Categorías de accidentes.-

 La Agencia Internacional de la Energía Atómica (AIEA) estableció una escala que cuantifica las incidencias que indican un funcionamiento anormal de una central nuclear. Tiene ocho niveles que van del O al 7, que se resumen así:

Nivel 0. Desviación: Incidentes sin importancia en cuanto a seguridad.

Nivel 1. Anomalía: Funcionamiento temporal fuera del protocolo autorizado de operación.

Nivel 2. Incidente: Eventualidad sin impacto externo pero con posible sobreexposición de trabajadores a la radiación, contaminación interior o fallos en los sistemas de seguridad.

Nivel 3. Incidente serio: Pequeño impacto exterior pero con irradiaciones a personas siempre por debajo de los límites prescritos; severa contaminación interior y/o efectos sobre la salud de algún trabajador.

Nivel 4. Accidente sin riesgo externo: Impacto sobre el público acercándose la dosis recibida de radiación a los límites prescritos; daño significativo en el reactor y/o exposición fatal de trabajadores.

Nivel 5. Accidente con riesgo externo: Fuga radiactiva limitada pero que exija llevar a cabo acciones previstas de Protección Civil; daños severos en el reactor.

Nivel 6. Accidente serio: Fuga radiactiva significativa que exija llevar a cabo el plan completo de Protección Civil.

Nivel 7. Accidente grave: Desastre completo.

En conjunto, ocho categorías de las cuales la mitad son incidentes y la otra mitad accidentes. La mayoría de los que se han producido en el mundo desde que se utiliza la energía nuclear, pertenecen a la primera categoría y solo unos pocos a la segunda, la mayor de los cuales en estados iniciales de esta tecnología.

En la web de la AIEA, hay un detalle exhaustivo de todos los accidentes, su categoría y sus efectos. Solo se han producido tres accidentes graves (Nivel 7) pero el de Chernóbil, por sus circunstancias,  su gravedad y sobre todo sus consecuencias es el más grave de toda la historia.

No voy a comentar el más reciente de Fukushima, porque la AIEA, todavía no ha publicado los resultados definitivos de su investigación; no fue debido a mal funcionamiento de sus sistemas sino a un fenómeno natural imprevisible y, de las informaciones publicadas se desprende que no se han producido muertes por radiación. Ni tan siquiera de los equipos que entraron a detener su funcionamiento por la mejora en los equipos personales.

 Chernóbil.- Como se detectó.-

 La tarde del 27 de abril de 1986 se detectó en Finlandia un nivel de radiactividad anormalmente alto. Lo detectó el Servicio Nacional de Meteorología, pero coincidió con una huelga de funcionarios y no se le prestó demasiada atención. En la vecina Suecia, dos operarios de una central nuclear de Suecia al terminar su turno de trabajo y despojarse de  sus ropas de trabajo, encontraron en ellas dos partículas radiactivas.

Pensaron que aquello indicaba alguna fuga en su central. Investigaron el asunto con rigor y meticulosidad y comprobaron que no había ninguna anomalía. Midieron la radiactividad exterior y llegaron a una conclusión inquietante: en alguna zona lejana,  seguramente en la Unión Soviética, se habría producido un  escape de material radiactivo de grandes proporciones. Comunicaron su descubrimiento a los organismos nacionales e internacionales competentes y se desató una polémica internacional. Después de negativas iniciales, los soviéticos tuvieron que admitir que dos días antes se había producido el accidente más pavoroso que puede tener lugar en una central nuclear del cual no habían dado noticia alguna.

La primera consecuencia que se obtiene es que, aunque la radiactividad no huele, ni pica, ni se ve, la huella que deja es mucho más fiable y trazable que cualquier otro contaminante. El análisis,  comparable a una prueba de ADN, de aquellas dos partículas de unas millonésimas de metro, dio como resultado su composición, el tiempo que llevaban emitidas, y sobre todo, su procedencia.

La segunda es que el personal de las centrales nucleares ha de ser muy bien seleccionado, han de ser extremadamente rigurosos y  transparentes en la comunicación de sus resultados. Si no se dan estas dos características, puede ocurrir de todo. Aunque este principio se debe aplicar a infinidad de actividades profesionales, en la industria nuclear es esencial. Más adelante veremos lo que pasó en la planta de procesamiento de combustible nuclear,  de Tokaimura en Japón, que corrobora este aserto.

Chernóbil ha sido la única catástrofe de sus características que se ha producido en toda la historia del aprovechamiento pacífico de la energía nuclear. Se produce en una Unión Soviética en plena descomposición, lo que lleva a muchos técnicos a afirmar que lo de Chernóbil fue más un resultado de la desintegración de la Unión Soviética que del propio reactor nuclear. Se dieron tal cúmulo de circunstancias que ni siquiera la más retorcida conspiración habría conseguido tan nefastas consecuencias.

Chernóbil.- Causas y desarrollo del accidente.

 Como hemos visto en artículos anteriores, el grafito (carbono puro) es un moderador tan eficiente que permite utilizar uranio natural como combustible, lo que evita los costes de enriquecerlo.

Un reactor que utiliza agua como moderador y refrigerante a la vez (LWR), incorpora un sistema de seguridad en el propio diseño. Si empieza a descontrolarse una reacción en cadena, la primera consecuencia es un aumento de la temperatura en el núcleo del reactor que vaporiza el agua en que están inmersos los elementos combustibles. Al evaporarse el agua disminuye  la cantidad de moderador, el 238U se ocupa de absorber el exceso de neutrones y la reacción en cadena se detiene sin mediar intervención humana.  Cualquier otro tipo de  avería de la que resulte una pérdida de refrigerante que es al mismo tiempo moderador, impide la continuidad de las fisiones.

El reactor de Chernóbil estaba concebido  con el doble propósito de producir energía y plutonio para las cabezas nucleares de los misiles. Al funcionar con uranio natural (esto es 99,3% de 238U), como hemos visto en artículos  previos, el ritmo de capturas neutrónicas por parte del uranio natural es mucho más alto que en un reactor con uranio enriquecido  y, por tanto, la producción de plutonio es más acelerada.

Por otro lado, utilizaba grafito como moderador y agua solo como refrigerante. Por tanto, si la reacción en cadena se descontrola o se produce una pérdida de agua, el efecto es  que la reacción en cadena, espoleada por el eficiente moderador, se acelera en lugar de detenerse.

Además, en los reactores LWR, los más utilizados en occidente,  el combustible está encerrado en una vasija presurizada. La apertura y recarga dura alrededor de un mes y se realiza como máximo una vez al año. Pero el plutonio puro que se necesita para las bombas atómicas tiene que extraerse del reactor a las pocas semanas de haberse formado para evitar que se contamine con elementos transuránicos. Es necesario que sea fácil acceder al núcleo. En el reactor de Chernóbil, las barras de combustible estaban insertadas en un tubo que podía abrirse desde el exterior del núcleo, para retirar el plutonio recién formado, sin detener la reacción en cadena.  Tampoco el núcleo estaba protegido por la vasija presurizada y el búnker de hormigón que encierran un LWR. Contaba con el edificio de contención, pero éste no estaba diseñado para resistir un accidente de gran magnitud. Numerosos análisis posteriores han demostrado que las barreras de seguridad de un reactor de tipo LWR hubieran resistido el accidente de Chernóbil, sin escapes de radiación a la atmósfera.

En resumen, un accidente como Chernóbil no puede ocurrir en los reactores LWR, utilizados para fines estrictamente pacíficos y diseñados para ser seguros, por la capacidad reguladora del agua y por las sucesivas barreras de contención que el diseño incorpora.

En abril de 1986 la planta de Chernóbil planeaba un experimento de ingeniería eléctrica para mejorar el rendimiento de la turbina de vapor. El experimento no involucraba al reactor, cuya única función era proporcionar vapor de agua a la turbina,  por lo que no estaban presentes los físicos  nucleares. Las operaciones debían empezar a la una de la tarde del día 25. Una urgencia del servicio retrasó las operaciones hasta las 23:00. Había que reducir la potencia del reactor en un 25% para las pruebas.  Para ello se debían  bajar un cierto número de barras de control, a fin de absorber neutrones para que la potencia descendiera en un cuarto. Pero con las prisas y la tensión por el retraso, se bajaron demasiadas barras y la potencia se redujo hasta el 6 % del valor nominal, lo que era insuficiente  para el experimento.

Según las normas que se aplican en Occidente hubiera sido OBLIGATORIO cancelar la operación y recuperar poco a poco la potencia del reactor, elevando lentamente las barras de absorbente a lo largo de varias horas. Pero los operadores intentaron acelerar el aumento de potencia, elevando demasiadas barras de control de golpe. Aunque el procedimiento se saltaba ya todas las normas, los supervisores decidieron continuar con el experimento. Como parte de las pruebas, se conectaron una serie de bombas que aumentaron el flujo de agua en el reactor. Sin tener en cuenta que en un reactor de grafito el agua puede actuar como absorbente de neutrones, por lo que ese flujo adicional detuvo aún más la reacción. La reacción de los operadores fue la peor posible. En lugar de suspender el experimento, se retiraron todavía más barras de control.

A la 1:22 a.m. el flujo extra de agua se detuvo, pero las barras de control no se reinsertaron. Medio minuto más tarde uno de los ordenadores de control imprimió un aviso de la necesidad de apagar el reactor, aviso que fue ignorada por el operador. A la 1:23 el agua del reactor comenzaba a vaporizarse acelerándose la reacción en cadena. Las barras de control automáticas bajaron, pero ya era demasiado tarde. El agua empezó a hervir, produciendo más vapor de agua a presión y alta temperatura; la reacción se aceleró más. No hubo tiempo para volver a insertar las barras de control manual que no debían haberse retirado. La reacción se descontroló y, no había forma de frenarla. El calor en el interior del núcleo aumentó 100 veces sobre su máximo permisible. Las explosiones fueron detonaciones químicas, posiblemente producidas por la explosión de gas hidrógeno formado al reaccionar el agua con los metales del reactor.

Alrededor de la 1:30 de la madrugada, cuerpos de bomberos procedentes de Pripyat y Chernóbil llegaron a la central y hacia las 4 de la mañana los peores fuegos se habían extinguido. El grafito que hacía las veces de moderador se había incendiado (el grafito es carbono puro) y los fuegos lo dispersaron en la atmósfera en forma de cenizas ultra radiactivas. Para apagar los fuegos, los helicópteros que enterraron el núcleo bajo toneladas de boro, arena, barro y plomo tuvieron que sobrevolar la nube de cenizas.  Los bomberos, debido a la pobre protección de sus equipos, al igual que los pilotos de los helicópteros, recibieron dosis letales de radiación.

En total, según el Comité Científico de las Naciones Unidas para estudiar los efectos de la radiación (UNSCEAR), murieron 30 personas (2 en el acto y 28 como consecuencia de la radiación) y más de 100 sufrieron heridas de diversa consideración.

Según informe de UNSCEAR en el año 2000 las consecuencias sobre la población civil fueron las siguientes: fue necesario evacuar a 116.000 personas del área en las inmediaciones del reactor (hubo familias -300 personas- que se negaron a abandonar sus casas y la mayoría siguen viviendo allí); causó serios perjuicios económicos, sociales y psicológicos que afectaron a toda la región; se produjeron alrededor de 4.000 casos de cáncer de tiroides en niños y adolescentes expuestos a la radioactividad liberada durante el accidente, casi todos ellos tratados con éxito por extirpación del tiroides; según UNSCEAR no existe evidencia científica de otras enfermedades atribuibles a la radiación, en particular no hay evidencia de aumentos en la frecuencia o malignidad de cánceres: no parece haberse elevado el riesgo de leucemia, una de las mayores preocupaciones durante los primeros años tras el accidente y no se han registrado aumentos (por encima de las medias estadísticas en el país) de cáncer o leucemia ni siquiera entre las cuadrillas de trabajadores que se ocuparon de sellar y limpiar la zona del reactor. La conclusión de UNSCEAR es que la inmensa mayoría de la población no experimentará daños serios de salud como consecuencia del accidente.

UNSCEAR ha pasado 15 años estudiando los efectos de la tragedia de Chernóbil. Su informe (ver enlace online) es, posiblemente, la fuente más autorizada de información de la que disponemos. Sus conclusiones no son para tomárselas a la ligera, desde luego. Mucha gente sufrió como consecuencia de un accidente que no debía haberse producido. Pero no es menos cierto que el número de víctimas directo fue muy inferior al que normalmente se asume. No son pocas las veces que se escucha o lee en medios de comunicación al tratar el tema cifras que varían entre las 1.000 y el millón de fatalidades. La incidencia de cánceres, leucemia o malformaciones no parece haber aumentado entre la población expuesta a la radiación.

“http://www.unscear.org/unscear/en/chernobyl.htrnl 175

Un estudio más reciente y completamente independiente de la Organización Mundial de la Salud concluye:

 Entre los 134 trabajadores de emergencia que trabajaron en la mitigación inmediata de los efectos del accidente de Chernóbil, 19 han muerto entre 1987 y 2004 por diferentes causas. Entre la población general afectada por la contaminación las dosis fueron mucho más bajas y no se produjeron casos de síndrome debido a la radiación aguda.

 De acuerdo con los datos, la mortalidad total entre los liquidadores no difiere de manera significativa en términos estadísticos […] de la mortalidad normal en la población rusa general. Sin embargo existen indicaciones de que un 4,6% de las fatalidades entre los liquidadores que ocurrieron durante los 12 años siguientes al accidente puedan atribuirse a enfermedades inducidas por la radiación  Lo que añadiría unas 7 víctimas a las 30 inmediatas registradas tras el accidente.

 Los estudios sobre residentes de las áreas contaminadas en Bielorrusia, Rusia y Ucrania, realizados desde 1986, no han revelado ninguna evidencia significativa de un aumento de mortalidad relacionado con la radiación, en particular en cuanto a fatalidades causadas por leucemia, cánceres (no de tiroides) y enfermedades no cancerígenas.

 De los más de 4.000 casos de tiroides diagnosticados entre niños y adolescentes en Bielorrusia, Rusia y Ucrania (entre 1992 y 2002), la mayoría han sido tratados con éxito, con menos de un 1 % de fatalidades.

 Debido a la incertidumbre existente, las predicciones de futura mortalidad deben realizarse con gran cuidado. En particular, se da el efecto de una reducción significativa de la esperanza de vida en los tres países (Rusia, Bielorrusia y Ucrania) no asociada a la radiación, que supone un fuerte impedimento para detectar los posibles efectos nocivos de la radiación.

Chernóbil fue una terrible tragedia, pero casi cinco lustros más tarde es necesario repasar las estadísticas y preguntarse por el número de víctimas debidas al petróleo, al gas natural, a las minas de carbón, a la contaminación medioambiental  o a los accidentes aéreos. No estoy pretendiendo con eso quitarle hierro al desastre, tan solo presentarlo como lo que fue: una catástrofe que nunca podría haberse producido en ningún país occidental y que únicamente ocurrió debido a una combinación de irresponsabilidad y mala suerte.

chernobil-actualmente

 

LA ISLA DE LAS TRES MILLAS.-

El síndrome de China es el título de una película de 1978 cuyo argumento era un accidente que provocaba la fusión del núcleo de un reactor nuclear cuya temperatura se elevaba tanto como para perforar el búnker de contención y hundirse hasta alcanzar las antípodas. Una simpleza que ignoraba los estudios geológicos que muestran que el centro de la tierra es un núcleo de materia ígnea que se hubiera tragado una minucia (en términos geológicos) como el núcleo de un reactor.

La película se hubiera olvidado de no haber ocurrido en 1979 el segundo accidente más importante de la historia de la energía nuclear, precisamente en la misma central que aparecía en la película. La fusión parcial del núcleo del reactor de Three Mille Island (o TMI, abreviado), pero sin ninguna de las catastróficas consecuencias de Chernóbil.  El accidente, grave como fue, se saldó sin víctimas ni daños al medio ambiente. La razón por la que el reactor de TMI resistió la fusión parcial de su núcleo fue la robustez del búnker de contención. Con más de un metro de espesor y una densa red de vigas de acero reforzando la estructura, las paredes de hormigón armado del búnker están diseñadas para resistir las extremas condiciones de presión y temperatura que se dan en un accidente de este tipo. Estudios posteriores han demostrado que lo sucedido en TMI no fue una excepción, sino la norma.

Como ya se ha expuesto reiteradamente, en un reactor de tipo LWR, la reacción en cadena no puede descontrolarse, debido al efecto regulador del agua. En condiciones normales, el agua se lleva ese exceso de calor para producir vapor. Si eventualmente hay una pérdida de agua, el núcleo continúa calentándose debido a la ausencia de refrigerante, hasta que las barras de combustible se funden y la radioactividad queda sellada en el interior de las cápsulas de combustible en el interior del reactor. Para salir al exterior es necesario que se atraviesen las tres capas de contención: la vasija presurizada de 30 cm de acero, el búnker de un metro de hormigón armado y el edificio exterior, también hecho de hormigón. Esta situación no se ha dado nunca en la historia.

El accidente ocurrió por una concatenación de dos sucesos improbables: una válvula que no se cerró correctamente y una mala interpretación  por los operadores de un aviso enviado por los instrumentos de control. Como es normal tras este accidente – ocurrido hace 37 años-, tanto los materiales como los sistemas de control han mejorado inmensamente, se han incorporado sofisticados avances informáticos y unos protocolos mucho más estrictos de operación. Prueba de ello es que no se ha repetido una circunstancia como aquella, con  460 reactores operando en el mundo durante 37 años.

 TOKAIMURA.-

El tercer accidente entre los más graves de la historia de la energía nuclear es más singular que los anteriores. No tuvo lugar en una central, sino en una planta de procesamiento de combustible nuclear. Se produjo el 30 de septiembre de 1999 cerca del pueblo de Tokairnura, situado a unos 130 kilómetros al nordeste de Tokio.

Se podía haber afirmado que una reacción en cadena (no explosión) jamás se iniciaría en una fábrica de óxido de uranio. ¿Cómo se iba a iniciar? Pues por la ignorancia, avaricia y estupidez humanas. Si no se tienen en cuenta estos factores al diseñar los sistemas de seguridad en cualquier tipo de actividad  nunca se puede estar seguro de nada y no sólo en la energía nuclear.

En una etapa determinada de la fabricación de las píldoras combustibles hay que mezclar óxido de uranio con ácido nítrico para purificarlo. Se sabía que eso hay que hacerlo con cuidado y, sobre todo, en una caldera especial mezcladora. Es un procedimiento muy lento, entre otras cosas porque la máxima cantidad de uranio que se admite juntar en cualquier instante es 2 kilos, aunque es imposible alcanzar la masa crítica del uranio, (52 kilos para el 235U puro) manejando uranio poco enriquecido en ese isótopo en forma de óxido.

Aunque la riqueza necesaria para las centrales nucleares está en torno al 3 por ciento, la empresa estaba autorizada a manejar uranio enriquecido hasta el 20 por ciento destinado a reactores criaderos de neutrones rápidos. Los operarios estaban manipulando uranio enriquecido al 18,8 por ciento disuelto en ácido. Así pues, porque ir tan lentos con el aparato mezclador. Violando todos los protocolos existentes, dos trabajadores de la factoría de la empresa M. M. Sumitomo se pusieron a disolver óxido de uranio en ácido nítrico en una caldera de acero inoxidable, lo hicieron a mano, en buenas cantidades y deprisa. No vestían los uniformes homologados con su dosímetro adosado. Hasta 16 kilos de uranio llegaron a meter los despreocupados operarios en el caldero. Explotar, no explotó porque era imposible, pero la mezcla se hizo crítica y la reacción en cadena se inició a buen ritmo.

Las alarmas saltaron, pero no estaba previsto ningún plan de emergencia para esa circunstancia. No había mecanismo alguno para detener la reacción, por lo que se estuvo produciendo durante casi veinte horas. A nadie se le ocurrió otra cosa que mantener los sistemas de ventilación funcionando, por lo que durante varios días se estuvo emitiendo al exterior aire contaminado radiactivamente. Los directivos de la fábrica no comunicaron el problema hasta casi una hora después. Las autoridades locales tardaron otra hora antes de advertir a la población, a la que lo único que tenían que haberle recomendado era que se quedaran en sus casas escuchando la radio. Con esta simple medida, se habría evitado una buena parte de los 63 casos de personas que se vieron afectadas. Todos se recuperaron salvo los operarios. Sobrevivieron dos meses uno y cinco el otro.

Los agricultores de los alrededores perdieron varias cosechas; a los pescadores de la costa cercana les prohibieron pescar durante una buena temporada; del agua de los pozos no se fiaba nadie, y con razón, etc. Los directivos de la empresa fueron despedidos y a la empresa le quitaron la licencia de actividad. Uno de los muchos informes sobre el accidente indicaba que los sistemas de seguridad de que disponía eran apropiados para una panadería.

PARA SABER MÁS:

 Chernóbil y la zona de Prypiat se han convertido en una de las mayores atracciones turísticas de Ucrania. Entrando en las direcciones indicadas abajo se puede encontrar toda la información necesaria. Hay también algunos vídeos e informaciones sobre los controles y experimentos que se llevan a cabo en la zona; un vídeo de una joven que era una niña visitando a su familia cuando la explosión y su temor a tener hijos por los efectos sobre ellos de la radiación. Por último, un enlace a los vídeos que publica una científica que vive en la zona, estudiando la fauna y la flora y alimentándose de los productos que cultiva y recolecta allí.

 https://www.chernobyl-tour.com/english

 https://www.chernobyl-tour.com/francais/?action_skin_change=yes&skin_name=fr

 https://www.chernobyl-tour.com/photo/

 https://www.iaea.org/newscenter/focus/chernobyl

 https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/chernobyl-mice-and-nature

 https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/chernobyl-25-interview-alexander-vasiliyevich-bichan

 https://www.iaea.org/newscenter/multimedia/videos/chernobyl-can-i-have-baby

 https://www.youtube.com/watch?v=j6mreZ98_Ug

 Y no resisto la tentación de adjuntar enlaces a las páginas de turismo de Hiroshima y Nagasaki. Ciudades que sufrieron un ataque con bombas atómicas y que según los ecologistas no podría vivir en ellas durante cientos o miles de años: juzgue por si mismo. Se levantaron en el mismo sitio y en la zona cero de la explosión, en el centro de ls ciudad se han creado unos magníficos parques públicos.

HIROSHIMA

https://www.google.es/search?q=hirosima&gws_rd=ssl#q=hiroshima+turismo&revid=59811214

http://www.japan-guide.com/e/e2160.html

NAGASAKI

https://www.google.es/search?q=TURISMO+NAGASAKI&gws_rd=ssl

 

HABLANDO DE ENERGIA 9

EL FUTURO DE LA ENERGIA NUCLEAR

interior reactor fusion

Interior del reactor tipo Tokamac

La oposición a la energía nuclear ha calado en la población de muchos países desarrollados de una forma tan irracional e intensa que ha llevado a los políticos, siempre más preocupados por los votos que por el bien del país, a no atreverse a hablar racionalmente del tema, con grave perjuicio para el país y sus ciudadanos.

Echando la vista atrás en la historia, hay recordar los disturbios de julio de 1854 en Cataluña por las llamadas “selfactinas” (máquinas para mecanizar el hilado) o los ataques de la organización anarquista Mano Negra de 1882/3 por los nuevos sistemas de trabajo mecanizado en Andalucía que aumentaba el paro. Fue especialmente duro en la zona de Jerez de la Frontera. Ambas cosas, imprescindibles hoy en la industria textil y la agricultura. Más recientemente, conocí en Francia directamente, en 1981, los problemas con las nuevas máquinas cosechadoras de vid. Llegaron a quemar varias, que los seguros no quisieron asegurar en aquellos momentos previendo los problemas; ¿concibe alguien en la actualidad la agricultura sin tractores y cosechadoras o la industria textil sin las hiladoras y telares mecánicos?

Creo firmemente que el futuro de la generación de energía a partir del núcleo atómico, a plazo más o menos largo, es inexorable. Los países que tuvieron la visión de apostar por el desarrollo de esa energía en momentos en que era cara y el petróleo barato y abundante, han afrontado hasta ahora y sin duda lo seguirán haciendo en el futuro las posibles carencias energéticas con mayores posibilidades de éxito que los demás. Hay que citar en primer lugar a Francia y su apuesta decidida por esa energía (datos de 2007: obtenía el 78% de su electricidad de sus 58 centrales nucleares), y al resto de países que obtienen más de un tercio de su electricidad de sus centrales nucleares: Bélgica (54%), Suecia (48,0%), Suiza (37%), Corea del Sur (39%), Japón (30%), Ukrania (47%), y el resto de países de la órbita de la antigua URSS, están alrededor el 40/50%, etc.

Recuerden a Mitterrand en los años 70 en la TV francesa dirigiéndose a sus conciudadanos: “No tenemos petróleo, no tenemos gas, NO TENEMOS ELECCIÓN”. Con esta fase se inició el gran programa nuclear francés. Programa que en todos sus años de funcionamiento no ha ocasionado ningún incidente reseñable. Disfruta Francia gracias a la visión de sus gobernantes de la energía eléctrica más limpia y barata de Europa.

Para terminar esta serie, quiero hacer un apunte breve de los desarrollos próximos y futuros de la producción de electricidad con tecnología nuclear. Los últimos diseños de los reactores, que se clasifican por generaciones, han avanzado en aspectos como el aumento de la seguridad, optimización del consumo del combustible y disminución de los residuos.

De este tipo son las centrales nucleares de tercera generación que se están construyendo en Europa, concretamente en Olkiluoto, en Finlandia, y Normandía, en Francia. Son reactores de gran potencia, concretamente 1.600 MW. En USA han desarrollado diseños que proporcionan menos energía pero que poseen mayor seguridad. Son los AP600 y AP1000, (ADVANCED PASSIVE y la potencia en MW). Estos diseños están basados en los actuales de agua ligera a presión (PWR) pero el reactor está inmerso en un tanque de agua borada (el boro es un eficaz absorbente de neutrones) de modo que a la mínima pérdida de refrigerante o de presión, la reacción en cadena se detiene sin intervención humana. Parece que Finlandia, Francia y Gran Bretaña están dispuestas a construir ocho reactores de este tipo además de los dos que están en construcción.

En el diseño de estos nuevos reactores se ha cuidado sobre todo el bloqueo de las posibles fugas al exterior. Es decir, se trata de evitar totalmente la necesidad de evacuar la población en caso de accidente. También se ha conseguido aumentar la eficiencia energética por la optimización de la utilización del combustible y reducción de los residuos.

Hay un tipo muy interesante de mini reactores, denominados HTR (reactores de alta temperatura) que son de alrededor de 100 MW de potencia. Se han ensayado y descartado algunos modelos pero el más prometedor y que mejor funciona es un diseño sudafricano (Sudáfrica nunca ha dejado de investigar el desarrollo nuclear industrial) el PBMR. La traducción libre del nombre es “reactor nuclear de lecho de guijarros (o pellets)”. Es una enorme vasija llena de unas bolas de tamaño similar a las de golf o billar, de carburo de silicio, material cerámico muy resistente, que a su vez contienen en su interior otras más pequeñas (parecidas a los “M&M”) del mismo material, que albergan en su interior una pequeña cantidad de combustible. El recipiente está dentro de la vasija del reactor con sus elementos de control y seguridad.

pebble_bed_nuclear_plant_source_euronuclearorgEsquema del reactor de cantos rodados

El funcionamiento no puede ser más simple: se inyecta gas helio a presión que fluye entre los “pellets”, que están a alta temperatura por la reacción nuclear. Al enfriarlas, el gas se calienta hasta una temperatura de casi 1.000ºC y se inyecta directamente en el mecanismo que mueve la turbina. El helio enfriado por la pérdida de calor que ha conllevado mover la turbina, vuelve a la vasija calentándose de nuevo e iniciando el ciclo. Alcanzan una potencia de 250 MW. Si hay algún sobrecalentamiento por anomalía de funcionamiento, el material cerámico se fundiría y bloquearía la reacción. En caso de que alguna pieza llegara a fraccionarse contaminando el resto de las piezas, habría una pérdida de eficacia, y en el caso improbable de que llegara a fundir todo el reactor, lo más grave que provocaría sería una gran pérdida económica.

Como casi todas las cosas de este mundo, presentan ventajas e inconvenientes. Por su pequeño tamaño, tienen infinidad de ventajas. Por ejemplo, se pueden ubicar en las proximidades de los lugares que más energía demandan haciendo innecesarios los grandes transportes de electricidad con sus enormes torres y evitando las pérdidas y costes que ello supone. También pueden ser subterráneos obteniendo un plus de seguridad. En algunos modelos, no es necesaria la recarga de combustible: cuando se agota, lo que sucede entre treinta y cincuenta años, se cierra la central. En los modelos que sí se pueden recargar, el combustible consumido permanece perfectamente encapsulado en los pellets y listo para su almacenamiento definitivo si no se desea reprocesar, tarea difícil, por la dureza de los pellets.

4SInstallation

Esquema del reactor 4S de Toshiba

Por último, no resisto la tentación de presentar un reactor que con más propiedad podría llamarse una “pila atómica o batería nuclear”. Se les llama 4S (Super Safe, Small and Simple). Su potencia oscila de 10 a 50 MW. El modelo 45 de la japonesa TOSHIBA, es un reactor con una vasija de 70 cms. de diámetro y 2 metros de altura que se entierra a unos 30 metros de profundidad. El edificio en superficie que alberga las turbinas,  generadores y controles es de 22x16x11 metros. Genera electricidad entre 30 y 50 años, al cabo de los cuales se queda enterrado donde está.

Apenas tiene partes móviles porque utiliza paneles reflectores de neutrones. Tampoco tiene varillas de control porque funciona en régimen de neutrones rápidos. Su combustible inicial es 238U con el contenido habitual de 235U. Pero, como vimos anteriormente, al bombardear  el 238U se transforma en Plutonio por lo que no solo utiliza el 3% del uranio fisionable 235U, sino el 97% restante convertido en Plutonio. Ello le permite una vida activa muy larga con una cantidad de combustible inicial relativamente pequeña.

Parece que está previsto instalar un reactor de este tipo en Galena, Alaska, pequeña ciudad (470 habitantes en 2010) que queda totalmente aislada gran parte del año por el hielo y la nieve. Hasta ahora la solución ha sido almacenar cinco o seis millones de litros de gasoil para generar electricidad, solución costosa y contaminante.  Con una batería Toshiba 4S, el problema quedaría resuelto con un edificio como una casa pequeña de dos plantas y a unos 10 céntimos de euro el kWh durante varias décadas.

La solución para esa pequeña ciudad de Alaska es difícilmente aplicable a escala mundial. Cada barrio y pueblo tendría su propia batería nuclear y se acabarían las pérdidas por transporte en las líneas de alta tensión. Pero dejar el planeta sembrado de multitud de pequeños depósitos subterráneos llenos de residuos radiactivos de larga actividad, no parece ni  seguro ni razonable.

LA FUSIÓN NUCLEAR

 Hay que terminar este repaso del futuro de la energía nuclear mencionando lo que muchos científicos consideran la solución definitiva de nuestras necesidades energéticas: la FUSIÓN nuclear.

La fusión nuclear es lo contrario de lo que hemos visto hasta ahora, es decir, la unión de núcleos atómicos ligeros para dar lugar a otros  más pesados. La reacción sobre la que más se está investigando es la que se lleva a cabo con los dos isótopos del hidrógeno, el  Deuterio (un protón y un neutrón) y el Tritio (un protón y dos neutrones) que formarían gas helio (dos neutrones y dos protones). En el proceso queda libre un neutrón que sale disparado liberando gran cantidad de energía.

Los combustibles primarios son baratos, abundantes y repartidos geográficamente de manera uniforme (el agua de los lagos y los océanos contiene hidrógeno pesado suficiente para millones de años, al ritmo actual de consumo de energía). El Deuterio no es radioactivo y el Tritio, que si lo es, se produce dentro del propio reactor a partir de litio. Es un sistema intrínsecamente seguro: el reactor sólo contiene el combustible para los diez segundos siguientes de operación. La reacción de fusión no es una reacción en cadena, por lo que no es posible que se pierda el control. En cualquier momento se puede parar la reacción, cerrando sencillamente el suministro de combustible. La fusión no produce gases de efecto invernadero; la reacción en sí sólo produce helio, un gas ligero no nocivo. Cuando se consiga puede ser una fuente de energía prácticamente inagotable.

Pero en la práctica es muy complicado. Como ambos tienen un protón, partícula con carga eléctrica de mismo signo, se repelen. Y para que la fusión se lleve a cabo de manera crítica, o sea generando  más energía que la que se consume en todo el proceso, han de aproximarse hasta casi tocarse. Hay dos formas de vencer la repulsión. Una, acelerando uno de los núcleos y lanzándolo contra el  otro, lo que se hace en los aceleradores de partículas. El otro es aumentar la temperatura de un medio lleno de Deuterio y Tritio hasta que la energía térmica permita superar la barrera eléctrica. Pero ésta es tan fuerte que exige unos cien millones de grados de temperatura. Es la temperatura que tienen las estrellas y la energía que les da esa luminosidad que nos permita verlas a millones de años luz de distancia.

Hasta ahora, lo anterior no se ha conseguido, pero los avances han sido espectaculares. Los proyectos de investigación son cada vez más ambiciosos y caros, llegando hasta tal punto que de los planes nacionales, en varias etapas, se ha pasado a un plan mundial. Así de cara resulta esta investigación. Las esperanzas están puestas en el ITER (INTERNACIONAL TERMONUCLEAR EXPERIMENTAL REACTOR) proyectado como instalación experimental para demostrar que la energía de fusión es viable industrialmente. Esto permitirá, sobre todo, estudiar componentes, materiales, fenómenos y comportamientos para que el siguiente paso, que ya tiene nombre,  DEMO, sea algo próximo a un reactor industrial.

El ITER, se está construyendo en Cadarache, Francia, el país que apostó antes y más firmemente que ningún otro por la energía nuclear. Pero también participan en el proyecto, además de la Unión Europea, Japón, Estados Unidos, Rusia, China, la India y Corea del Sur. Es realmente un proyecto de escala mundial. Su coste está previsto en 14.000 millones de euros. La Unión Europea pagará el 40 por ciento de su coste total, Francia un 10 por ciento adicional (el proyecto conlleva muchas ventajas para la sede) y el resto de socios el 10 por ciento cada uno. Está previsto que entre en operación en 2017 y obtener la información derivada de los experimentos que se realicen conllevarán varios años de arduo trabajo.

Estamos ante la posibilidad de energía ilimitada y limpia, dicho sea esto último con matices. Los neutrones «activan» los materiales con los que están en contacto, por lo que el propio reactor se contamina de radiactividad. No es nada comparable a lo que produce la fisión. En cualquier caso no sería un residuo radiactivo de vida larga, ya que se calcula que entre cincuenta y cien años después de cesar el funcionamiento de un reactor de fusión desaparecería la radiactividad.

Todo parece apuntar a que el ITER dará las claves para poder diseñar el DEMO, un reactor de fusión que no sólo termine de definir la fusión, sino que se conecte a la red eléctrica. Todo ello podría tardar en cristalizar entre 10 y 20 años. Pero lo único que está claro es que si se abandona la investigación en la fusión nuclear, jamás tendremos una energía limpia y disponible para todo el mundo.

NOTA ADICIONAL DE ÚLTIMO MOMENTO.- Cuando estaba acabando de redactar este artículo del blog, recibo varias noticias muy interesantes conectadas con el tema.

1ª.- El pasado 8 de febrero la Canciller Ángela Merkel puso en marcha el reactor alemán de fusión Stellarator que llegó hasta los 80 millones de grados Celsius y consiguió confinar una nube de plasma durante un cuarto de segundo.

2ª.- Unos días después, el reactor chino, de tipo Tokamak, produjo plasma de hidrógeno a 50 millones de grados Celsius y lo mantuvo girando durante unos impresionantes 102 segundos.

3ª.- Uno de los mayores problemas de la fusión nuclear es que la enorme cantidad de energía que genera la fusión de los átomos tiende a disiparse demasiado rápido debido a turbulencias internas, lo que produce una gran pérdida de calor. Un grupo de científicos del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) ha dado con la clave del problema tras procesar los datos del reactor de fusión Alcator C-Mod mediante un superordenador. El Alcator es un reactor experimental de tipo Tokamak ubicado en el Centro de Fusión y Ciencias del Plasma del MIT. Cada simulación requiere 15 millones de horas de cálculos realizados por el equivalente a 17.000 procesadores. Cada simulación tarda 37 días en completarse.

Para aquel que pueda estar interesado en  obtener más información adjunto la dirección del video publicado por MIT. Copiar y pegar en el buscador:

http://es.gizmodo.com/el-mit-resuelve-uno-de-los-grandes-problemas-de-la-fusi-1759393769

 

HABLANDO DE ENERGIA 8

CENTRALES NUCLEARES II

central agua pesada

LOS REACTORES DE AGUA PESADA

Los isótopos del Hidrógeno son los únicos con nombre distinto a su elemento principal en la tabla periódica de los elementos: son DEUTERIO y TRITIO. Ambos contienen en su núcleo, respectivamente, un protón unido a un neutrón (deuterón), y un protón unido a dos neutrones (tritón); ambos tienen en su órbita electrónica, un solo electrón.  Llamamos agua pesada a la que en vez de estar formada por dos moléculas de Hidrógeno y una de Oxígeno (H2O), lo está por dos moléculas de Deuterio y una de Oxígeno (D2O).

El agua pesada tiene la ventaja sobre la ligera, cuando actúa como moderador, que  tiene menos tendencia a absorber neutrones. Como vimos al hablar de las centrales de agua ligera, es necesario enriquecer el uranio natural con el isótopo 235U que solo está presente en un 0,7% del isótopo no fisionable 238U (hasta un 3-5%), para desencadenar la reacción. Pero el proceso de enriquecimiento es muy caro y  complejo y para poder usar como combustible uranio natural hay que dificultar la absorción de neutrones. Ello  se consigue con el uso de agua pesada. Ésta tampoco es barata de producir, pero su coste no es tan elevado y requiere una tecnología menos compleja que la del enriquecimiento de uranio.

Usando uranio natural la presión y temperatura de trabajo son inferiores a las de los otros reactores. La construcción de la vasija y otros componentes no requieren tanta resistencia lo que permite usar una tecnología más sencilla y menos costosa. Además, al estar el moderador menos caliente, los neutrones son  más lentos y como consecuencia son más eficaces para producir fisiones.

CANDU 2

ESQUEMA REACTOR CANDU

Basados en estos planteamientos, en la década de 1950, los canadienses diseñaron un reactor muy seguro, robusto y sencillo: el CANDU (Canadá-Deuterio-Uranio). Es un reactor de agua pesada a  presión (PHWR sus siglas en inglés) que utiliza como combustible óxido de uranio natural no enriquecido (0,7% de 235U). Como funciona sin necesidad de enriquecer el uranio, los países menos desarrollados consideran que es una  gran ventaja ya que evitan las costosas instalaciones de enriquecimiento. Por otro lado, evitan las estrictas normas del  Tratado de No Proliferación Nuclear, que pueden llegar a dificultar su acceso al mercado de uranio enriquecido controlado por AIEA.

El elemento moderador es un gran depósito (llamado calandria), atravesado por varios cientos de tubos de presión horizontales, que constituyen los contenedores para el combustible. Están refrigerados por un flujo de agua pesada a  presión en el circuito primario, que alcanza los 290°C; por la alta presión a que está sometida el agua pesada no se produce ebullición dentro de la calandria. Este refrigerante primario genera en el circuito secundario, a través de un intercambiador de calor, una corriente de vapor que mueve las turbinas. Los  tubos, de doble pared, están construidos de una aleación de zirconio, que es atravesado con cierta facilidad por los neutrones.

La estructura del combustible está formada por un haz de 37 barras de medio metro de largo, en cuyo interior se encuentran los pellets cerámicos que contienen el óxido de uranio. Un soporte de 12 haces discurre de punta a punta en un canal de combustible. Las barras de control penetran en la calandria verticalmente, entre los tubos de combustible, cuando es necesario moderar o detener la reacción. Cuenta con un segundo sistema de apagado rápido consistente en inyectar en el moderador una solución de nitrato de gadolinio (Metal sólido de la serie de los lantánidos; símbolo Gd, número atómico 64. Se encuentra en las llamadas tierras raras) que detiene totalmente la reacción.

calandria

IMAGEN DE UNA CALANDRIA

El equipo para controlar y manejar el núcleo del reactor es bastante menos complejo que en otro tipo de centrales. Sólo tiene que afrontar la alta radiación y el alto flujo de neutrones. En especial, las barras de control y el equipo de emergencia son más sencillos y más fiables que en otros tipos de reactores. Tiene un tiempo de apagado más bajo que cualquier otro tipo conocido, lo que se debe en gran parte a que el reactor funciona a temperaturas y presión bajas. Los tubos de presión que contienen las barras del combustible pueden abrirse individualmente para  cambiarlas sin que el reactor entre en parada.

Al usar uranio natural, que es el menos eficiente para la fisión, puede admitir fácilmente otros combustibles nucleares mucho más eficientes. Los dos combustibles más interesantes son el plutonio proveniente del desmantelamiento de las cabezas nucleares y el combustible usado en centrales, como las PWR, de uranio enriquecido.

Tras los acuerdos de desarme (SALT) de Rusia y Estados Unidos,  decenas de miles de bombas atómicas necesitaban ser desactivadas  rápidamente. Estas bombas no son como las de Hiroshima y Nagasaki, sino termonucleares (H), o sea, que usan como detonador explosivos de fisión, sobre todo plutonio. Deshacerse de ese plutonio no es tarea fácil. Una manera es creando un combustible nuclear que se llama MOX (Mixed OXide Fuel), que es una mezcla de óxidos de uranio y plutonio. Los reactores CANDU pueden admitir fácilmente MOX proveniente de las armas que se desmantelan. Creo que no hay mejor ejemplo para aquel antiguo aforismo que incita a  “transformar las espadas en arados”  símbolo de PAZ.

También se puede obtener combustible para un CANDU del combustible ya utilizado en otras centrales. En efecto, éste llevará, entre otros elementos radiactivos, plutonio (recuérdese  que se genera del 97% de 238U) y un buen porcentaje aún de 235U. Una vez consumido en un reactor de agua ligera todavía conserva un 0,9% del uranio enriquecido lo cual es un porcentaje aún mayor que el del uranio natural usado en  el CANDU. Ya se han realizado pruebas en un reactor CANDU con resultados satisfactorios con  combustible gastado de un reactor PWR, tras adaptar mediante procesos de corte el tamaño de las piezas.  También pueden funcionar  generando combustible a partir de torio natural, cuando no se dispone de uranio.

Se pregunta el profesor Lozano Leyva, ¿por qué no todos los reactores del mundo son tipo CANDU si cuentan con tantas ventajas?  Los últimos diseños canadienses son excelentes y han solucionado los pequeños problemas que han tenido estos reactores en más de cuarenta años funcionando sin accidentes. Apunta, como posible causa su capacidad de producir plutonio. Al parecer a la India se le acusó, de forma no suficientemente probada, de que el plutonio usado en una importante prueba nuclear lo produjeron en uno de sus dos CANDU. De lo que no hay duda es que los indios deben estar muy satisfechos con el funcionamiento de estos reactores porque tienen otros 13 reactores derivados de ellos y 3 más en construcción. De hecho, tienen más que Canadá. Los otros CANDU que hay en el mundo están en Corea del Sur (4), China (2), Rumanía (2), Pakistán (1) y Argentina (1).

Reactores enfriados por gas

Por último una breve reseña de este tipo de reactor. Es de diseño británico. El corazón del reactor consiste en un enorme cubo de grafito de 9 metros de lado. En lugar de varillas, los pellets de óxido de uranio  enriquecido, se introducen en unos canales practicados en el grafito. El refrigerante es dióxido de carbono que pasa a través de estos canales a una presión muy elevada y unos 500° de temperatura. Una de sus ventajas es que toda la estructura de grafito se encuentra en el interior de  un enorme sarcófago de hormigón por lo que no necesitan la gruesa y compleja vasija de acero. Igual que el CANDU estos reactores no necesitan parar para la recarga de combustible.

Las dos primeras plantas británicas se utilizaron al principio para producir plutonio para uso militar, y realizaban dos recargas de combustible por año. Desde 1964 se utilizaron principalmente para combustible comercial, a pesar de que no fue hasta abril de 1995 que el gobierno del Reino Unido anunció que toda la producción de plutonio con finalidad militar había cesado.

Se construyeron tres reactores de este tipo en Corea del Norte, todos ellos basados en los diseños desclasificados de los reactores británicos: Un pequeño reactor experimental de 5 MWh en Yongbyon, que funcionó de 1986 a 1994, y volvió a funcionar en 2003. El plutonio procedente del combustible gastado de este reactor ha sido utilizado en el programa de armas nucleares de Corea del Norte. Un nuevo  reactor de 50 MWh, en el mismo emplazamiento, cuya construcción se inició en 1985 pero nunca se finalizó debido al acuerdo marco de 1994 entre Corea del Norte y Estados Unidos. Se inició la construcción de otro reactor de 200 MWh en Taechon, pero la construcción se interrumpió en 1994.

Nueve reactores de energía de tipo similar pero con diseño propio (la cubierta era de aleación de magnesio-zirconio) fueron construidos en Francia, y se encuentran actualmente apagados de forma permanente. Eran reactores de grafito refrigerados por dióxido de carbono con combustible de óxido de uranio natural.

REFRIGERADO POR GAS

HABLANDO DE ENERGIA.7

CENTRALES NUCLEARES I

nuclear de cofrentes

Central nuclear de Cofrentes

Mucha gente considera la energía nuclear como un invento diabólico del hombre. Nada más lejos de la realidad. No es más que un fenómeno natural, muy abundante en nuestro universo y determinante en su formación. Las estrellas, y entre ellas nuestro sol, no son más que grandiosas centrales nucleares y todas las formas de energía existentes en nuestro planeta tienen, de una u otra forma, su origen en él.

El uso pacífico de la energía nuclear ha arrastrado desde el principio el estigma de sus orígenes bélicos. El primer reactor nuclear fue desarrollado durante el proyecto Manhattan, en el marco de las investigaciones para la construcción de las dos primeras bombas nucleares (las únicas utilizadas con fines bélicos) en la historia del mundo que dieron fin a la Segunda Guerra Mundial.

Coincidieron en el tiempo las primeras utilizaciones civiles industriales de la energía nuclear, con la carrera de las grandes superpotencias del mundo por dotarse de armamento nuclear. Ello dio lugar a que las primeras centrales tuvieran una utilización mixta: producción de electricidad y obtención de plutonio para usos militares. Afortunadamente para la humanidad, la toma de conciencia de la magnitud de la catástrofe que podía producirse (Destrucción Mutua Asegurada) hizo que nunca se utilizaran. Sin embargo, se realizaron multitud de pruebas, tanto en la atmósfera como subterráneas. En un próximo articulo las detallaré en un cuadro cuyos datos son escalofriantes.

Como colofón de esta serie de artículos  sobre la energía y la generación de electricidad, voy a tratar de exponer de forma  sencilla y comprensible, el funcionamiento de las centrales nucleares.

Una central nuclear no es más que una térmica  cuya diferencia con las anteriormente descritas es un componente: en lugar de un quemador de combustibles fósiles dispone de un reactor. Por lo demás, es una planta para producir  electricidad a gran escala de la forma que ha demostrado ser más eficaz hasta ahora: haciendo girar una turbina conectada a un generador.

¿Qué es y cómo funciona el reactor? Es el lugar donde se produce el calor necesario para generar el vapor que ha de mover la turbina. Funciona mediante un proceso denominado fisión nuclear, proceso por el cual el  núcleo de un átomo de un elemento pesado que es bombardeado por neutrones se fragmenta en dos, emitiendo otros neutrones, radiación gamma y liberando gran cantidad de energía, la mayor parte en forma de calor. La energía producida viene definida por la ecuación de Einstein, E=mc2, o sea la energía producida es igual a la masa desplazada por su velocidad al cuadrado. Las masas de los átomos son magnitudes pequeñísimas (un número fraccionario precedido de  hasta 30 ceros), pero al multiplicarlo por el cuadrado de la velocidad de la luz (casi 300.000.000 m/s., número que al elevarlo al cuadrado se acerca al trillón), la cantidad de energía que se libera es masiva. A efectos ilustrativos, considere que la energía producida en la fisión de 1 kg  de 235U (una esfera de apenas 0,33 cm de diámetro) equivale a quemar 3.000 toneladas de carbón. La manera de inducir la fisión es hacer colisionar un neutrón lento contra núcleos pesados apropiados  que para romperse tengan que superar una barrera de fisión pequeña. Los mejores núcleos para ello son el Uranio 235 (235U) y Plutonio 239 (239Pu).

El 235U existe en la naturaleza pero en muy poca cantidad, porque está acompañando al Uranio 238 (238U), que sí es muy abundante pero muy poco fisionable. La proporción del 235U en el Uranio natural, en todas las minas del planeta e incluso en rocas traídas de la Luna y meteoritos, es siempre la misma: 0,72% del total.

El 239Pu no existe en la naturaleza y la manera de obtenerlo es por colisión de neutrones rápidos sobre 238U. Si en la fisión de cualquiera de estos dos elementos se producen más neutrones de los que se consumen se podría desarrollar una reacción en cadena.  Pero para que esto ocurra se ha de alcanzar una masa crítica que para el 235U es de 52 kilos (una esfera de 17 cm. de diámetro), y 10 kilos (una esfera de 9,9 cm) para el 239Pu. Ambos son materiales de gran densidad. Para evitar la posible reacción descontrolada, hay que absorber a voluntad los neutrones producidos manteniéndolos en un número promedio similar al recibido, esto es en torno a uno, y la forma de hacerlo es introducir entre el material fisionable elementos cuyos núcleos absorben fácilmente los neutrones. Por ejemplo, cadmio o boro.  Los núcleos al fisionarse, producen fragmentos muy variados que en su mayor parte son radiactivos y con vidas medias muy diferentes.

Hay otros elementos característicos del reactor de la central nuclear que se exponen a continuación.

El combustible. Se llama combustible al 235U, enriquecido, entre un 2 y un 5%, aunque lo más habitual es un 3%. Se presenta en forma de unas pequeñas piezas de óxido de uranio (UO2), de forma y tamaño similar a la boquilla de un cigarrillo. Están en el interior de una varilla hueca, generalmente de circonio,  de unos 4 metros de largo y un diámetro de apenas 1 centímetro.  Varios cientos de varillas de éstas unidas por clips se agrupan en lo que se llama elemento combustible.  Y un centenar o más de estos elementos forman el corazón del reactor. En total tenemos unas 50.000 varillas llenas de píldoras de UO2.

La denominación de combustible no es adecuada, puesto que la combustión es una reacción química en la que un elemento reacciona con el oxígeno (se quema) generando calor, pero en este proceso no se produce combustión. Se usa por la similitud de su función al de las térmicas convencionales.

Moderador. Es el elemento que frena los neutrones que surgen de cada fisión, manteniendo la reacción en cadena, puesto que son los neutrones al chocar con otros núcleos los que la mantienen. Y son  especialmente  los lentos, los más eficientes para provocar nuevas fisiones; por ello los núcleos de los átomos del elemento empleado como moderador, deben tener  poca facilidad para  absorber neutrones y una masa pequeña. En el primer reactor experimental se utilizó grafito, porque tiene una tendencia muy baja a absorber neutrones y es barato. Se utiliza poco en la actualidad porque presenta otros problemas.

El refrigerante. Hay que enfriar las varillas que contienen el óxido de uranio, porque alcanzan temperaturas muy elevadas y podrían fundirse; el calor que se absorbe al enfriarlas, es el que necesitamos para generar vapor a muy alta temperatura que será el que moverá la turbina y con ella el generador. El proceso de calentamiento y enfriamiento del agua que es el fluido de trabajo es un proceso continuo. Nótese que al hablar de enfriamiento del agua, siempre es en términos relativos. En los reactores de agua ligera a presión (PWR), que son la mayoría, se bombea al interior del núcleo a una temperatura de 290º, y sale de él a 325º. Al estar sometida a alta presión, nunca alcanza el punto de ebullición.

El controlador. El último elemento del reactor es un mecanismo compuesto de elementos que tienen una enorme tendencia a absorber neutrones. Está próximo a las varillas de combustible (en varillas similares a ellas) y debe ser simple, robusto y seguro; desempeña  dos papeles muy relacionados entre sí: por un lado mantener el flujo de neutrones en los niveles adecuados para mantener la reacción dentro de los límites establecidos, y por otro, para detener de forma instantánea la reacción bloqueando el flujo de neutrones en caso de emergencia.

Generalmente son de boro, elemento eficiente para este cometido y relativamente económico. En la mayor parte de los reactores, las varillas de control caen automáticamente en caso de situación de emergencia total. En los modernos diseños, además de las barras de control existen sistemas de seguridad que permiten inyectar directamente en el moderador  elementos absorbentes de neutrones para detener la reacción casi instantáneamente.

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ESQUEMA DE UNA CENTRAL NUCLEAR PWR

Una vez conocidos los elementos del reactor, podemos seguir de  forma sencilla el funcionamiento de la central nuclear con ayuda de la ilustración adjunta. Hago notar, que una parte importante del edificio de contención, está construida por debajo del nivel del suelo por motivos de seguridad.

La vasija del reactor contiene los elementos combustibles, las varillas de control, el moderador y el fluido de trabajo, por lo general agua. El calor desprendido por las varillas en el proceso de fisión calienta el agua a temperatura elevada y unas bombas la impulsan hacia los generadores de vapor. Este a su vez se dirige a presión a la turbina. Una vez hecho esto, hay que dirigirlo de nuevo a su circuito, que es el llamado primario, de nuevo en estado líquido.

Tras mover la turbina el vapor se enfría, pero no lo suficiente para que el rendimiento térmico del sistema sea óptimo. La manera  de enfriar ese vapor convirtiéndolo de nuevo en agua es, cediendo el exceso de calor al agua de otro circuito, el secundario,  conectado con torres de enfriamiento en las que baja su temperatura lo suficiente para volver a enfriar el vapor del circuito primario. Las torres de enfriamiento son esas enormes estructuras hiperbólicas de hormigón siempre con un penacho blanco emergiendo de ellas que no es más que vapor de agua no muy caliente. Los elementos del circuito primario y los del secundario están diseñados de modo que no pueden entrar nunca en contacto. 

El diseño del reactor es muy importante, porque el fluido de trabajo (agua a presión) debe circular con facilidad en toda circunstancia; la temperatura ha de mantenerse por debajo de un límite que no dé lugar a destrucción ni deformación de las varillas de combustible que están sometidas a una intensísima radiación nuclear y las varillas de control deben deslizarse en toda circunstancia con facilidad entre los elementos de combustible para garantizar la seguridad máxima.

En el interior de la vasija hay una radiactividad tan elevada que debe protegerse el acero del que está hecha. Puede conseguirse de varias formas. En algunos diseños, con elementos que se llaman reflectores, que reducen la fuga de neutrones y favorecen el mantenimiento de la reacción en cadena. Pero lo más seguro es que la vasija este  construida de una sola una pieza, sin remaches ni soldaduras. Al parecer solo una empresa en el mundo es capaz de fabricar vasijas de una pieza. Está en Japón, y tras las moratorias nucleares en muchos países ha sufrido una crisis profunda y solo tiene capacidad para fabricar cuatro vasijas al año.

La vasija que contiene el reactor está encerrada en un bunker de hormigón que actúa como primer escudo contra la radiación y que a su vez está encerrada, junto con  el generador de vapor del circuito primario, en un edificio al que se denomina edificio de contención. El material de que está construido ha de ser resistente, grueso para impedir que lo atraviesen los rayos gamma, y absorbente de neutrones.  El hormigón armado  es el material que mejor consigue hacerlo. Sus paredes son de varios metros de espesor, reforzadas por columnas de hierro de grandes secciones.

En 1988, los Laboratorios Nacionales de Sandia (USA), llevaron a cabo pruebas de resistencia que consistieron en estrellar un caza a reacción contra un gran bloque de hormigón que simulaba el edificio de contención, a 775 km/h. El avión dejó solo una hendidura de aproximadamente 6 cm de profundidad en el hormigón y ello, a pesar de que el bloque no estaba anclado al suelo como lo está el escudo antimisiles de un edificio de contención. Un estudio posterior realizado por el Instituto de Investigaciones de Energía Eléctrica (EPRI) y estos mismos laboratorios, concluyeron que tampoco los aviones comerciales ponían en riesgo la contención. Se han realizado otras pruebas con impactos de aviones en Reino Unido que han demostrado que no afectarían a la vasija del reactor. Las distintas barreras de seguridad protegen al reactor de cualquier impacto o degradación.

Una cuestión fundamental que hay que dejar clara: un reactor nuclear no puede producir una explosión nuclear en ninguna circunstancia por desastrosa que ésta sea. Como hemos visto arriba, para que un elemento fisionable explote, se ha de descontrolar la reacción en cadena y para ello se ha de alcanzar la masa crítica. La probabilidad de que esto ocurra en la vasija de un reactor es simplemente nula. Incluso si se fundiera todo el combustible, la masa crítica del material fisible (235U) no se alcanzaría jamás. Como veremos más adelante al hablar accidentes, en el único de graves características que se ha producido, el de Chernóbil, se produjo una deflagración química, pero no nuclear, pero la carencia del edificio de protección adecuado, arrojó al exterior gran cantidad de material radiactivo.

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REACTOR Nº 4 DE CHERNÓBIL TRAS EL ACCIDENTE

HABLANDO DE ENERGIA 6

fotovoltaica

 

CENTRALES FOTOVOLTAICAS

El efecto fotoeléctrico consiste en la generación de corriente eléctrica al incidir luz sobre la superficie de ciertos materiales. Este efecto intrigaba a los físicos del siglo XIX. Fue Albert Einstein quien dio con la clave de su explicación, por lo que le otorgaron el premio Nobel, aunque sus grandes descubrimientos fueron otros, sobre todo las dos teorías de la relatividad, la especial y la  general. Así es la vida.

La luz está formada por una lluvia de partículas llamadas fotones; algunos de ellos, al chocar con los electrones de los átomos de ciertos materiales, pueden arrancarlos y en otros los hacen fluir generando en ambos casos corriente eléctrica.

Un panel fotovoltaico es una disposición de células llamadas fotovoltaicas hechas de un material básicamente derivado del  silicio, que al incidir sobre el los rayos del Sol convierten la luz así recibida en electricidad. Más limpio no puede ser el proceso. El problema principal es que si el aprovechamiento de la energía solar térmica cuesta una fortuna, la generación de electricidad mediante paneles fotovoltaicos cuesta muchísimo más. En días nublados y horas de ausencia de luz solar, estamos ante una fuente de energía casi tan poco gestionable como la eólica, por más que las horas de iluminación a lo largo del día y del año sean mucho más previsibles que el viento.

Sin embargo, a pesar de las desventajas tan evidentes  de la energía fotovoltaica respecto a la eólica, hay que considerar que la generación de electricidad mediante aerogeneradores difícilmente se puede mejorar: los diseños aerodinámicos y estructurales de los molinos están ya cerca del límite de lo tecnológicamente alcanzable. Sin embargo, la energía fotovoltaica aún puede dar mucho de sí. Lo primero que se puede mejorar mediante avances en la investigación, es que se aproveche más ampliamente el espectro de la radiación. La luz no es más que la parte de la radiación electromagnética a la que es sensible el ojo humano. Esto es una franja bastante estrecha de frecuencias de toda la radiación que llega a la Tierra emitida por el Sol. Es como si escuchamos una gran sinfonía con un equipo defectuoso que no transmite los sonidos emitidos por encima y por debajo de ciertas frecuencias: nos estaríamos perdiendo quizás lo mejor de la composición o al menos partes muy importantes.

Por ello, si se lograran materiales que aprovecharan más ampliamente esa radiación, el rendimiento de los paneles fotovoltaicos aumentaría mucho. La situación de la tecnología fotovoltaica actual está en un estado en que  potencialmente puede dar muchísimo más de sí.

Por tanto, mientras que en otras fuentes de energía como las térmicas de combustibles fósiles, las hidroeléctricas o las eólicas (cada una de ellas por diferentes motivos), el resultado de las nuevas investigaciones es poco prometedor, en la fotovoltaica podemos tener muchas esperanzas de mejorar. O sea, que hay que invertir en investigación en lugar de subvencionar la instalación de paneles que pueden estar inundando los campos de futura chatarra.

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

TRES GARGANTAS PRESA

Presa de las Tres Gargantas

Los pueblos de la antigüedad ya aprovechaban la energía del agua utilizando ruedas hidráulicas para moler cereales, para las herrerías (forjas) y para los batanes (máquinas destinadas a transformar unos tejidos abiertos en otros más tupidos). Todas estas máquinas, que se empleaban mucho en España, estuvieron en funcionamiento hasta finales del siglo XIX. Al principio se utilizaban ruedas horizontales que generaban poca potencia, pero durante la Edad Media se hicieron enormes ruedas hidráulicas verticales, que desarrollaban una potencia máxima de hasta 50 HP.

La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero británico J. Smeaton, que construyó por primera vez grandes ruedas hidráulicas de hierro. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial; impulsó a las industrias textiles y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible. Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros, pero la construcción de grandes presas de contención todavía no era posible. El bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón. Lo que sucedió cuando se generalizo la construcción de canales navegables para el transporte de mercancías en cantidades masivas, entre ellas el carbón.

El principio de funcionamiento de una central hidroeléctrica es sumamente sencillo. Al caer el agua desde cierta altura, la energía potencial que acumula se transforma en energía cinética que le permite mover una turbina conectada a un generador, que la transforma en electricidad. Las turbinas pueden ser de diversos tipos dependiendo de la altura de caída del agua, del caudal, etc. Los problemas básicos para la construcción de centrales hidroeléctricas son, las limitaciones de la orografía, en primer lugar y en segundo la construcción de la presa. Hay que contar también con la garantía de un suministro de caudal de agua apropiado en cualesquiera condiciones climatológicas o estaciones del año.

Para mantener el agua de lluvia a cierta altura, lo apropiado es contenerla en el cauce de un río. Para ello, se ha de construir una presa, portento de la ingeniería civil. Muchos hectómetros cúbicos de hormigón se han de disponer de modo adaptado al terreno y al desnivel buscado. Quien no conozca a fondo una presa, se sorprendería al ver la sección que tienen, la manera de construirlas y la maquinaria que albergan en su interior. Como en muchos otros campos de la ingeniería pública, los romanos fueron infatigables constructores de embalses y acueductos para la conducción a las ciudades del agua embalsada. En Extremadura, cerca de Mérida se puede contemplar todavía el embalse de Proserpina, que se empezó a construir en el S.I a.C. para suministrar agua a la ciudad a través del Acueducto de los Milagros. Y es difícil que alguien no conozca el Acueducto de Segovia, construido a principios del S.II d.C. durante la época del emperador Trajano, obra que maravilla a todo el que la contempla.

Volviendo a las modernas presas, en su interior se establece un canal que dirige el caudal de agua hacia la sala de turbinas y el generador. El impacto ambiental de estas centrales en su funcionamiento, es mínimo. Sin embargo en su construcción se consumen enormes cantidades de energía y en muchas ocasiones han modificado el paisaje y el uso de las tierras. Incluso han desaparecido pueblos y ciudades completos, como menciono más abajo al hablar de la Presa de las tres Gargantas.

Hay un tipo muy interesante de centrales hidráulicas: las de regulación o reversibles. Constan de dos embalses situados a distinta altura. Para satisfacer la demanda energética en horas de gran consumo, se mueve el agua del nivel superior al inferior produciendo electricidad; en momentos de baja demanda (generalmente por las noches) se bombea del embalse inferior al depósito superior, constituyendo una reserva de energía. En la Muela de Cortes en el municipio de Cortes de Pallás (Valencia), hay una de este tipo propiedad de Iberdrola.

El problema para la construcción de nuevas centrales hidráulicas, reside en que la orografía de cada país y la disponibilidad de agua es la que es y no se puede ampliar. Prácticamente todos los países han llegado a su límite de producción hidroeléctrica. En España hace mucho que se llegó al límite y la producción total es de 35.860 GWh, el 15,5% (2014) de las necesidades totales. La hidráulica, fue la cuarta tecnología en producción, por detrás de la nuclear (22%), la eólica (20,3%9 y el carbón (16,5%).

La mayor central de presa del mundo está en China: la Presa de las Tres Gargantas, que con una capacidad instalada de 24.500 MW iguala a la de una treintena de centrales térmicas normales. La presa o dique tiene 2.335 metros de largo, 185 de alto y 110 de grosor en la base. Es la pieza clave de esta Gran Muralla erigida como símbolo del poder chino del siglo XXI en medio del río Yangtsé. La inmensa presa configura un gran embalse de 1.045 kilómetros cuadrados con capacidad para 39.300 hectómetros  cúbicos de agua. Esta monumental obra dejó bajo el nivel de las aguas 19 ciudades y 322 pueblos, afectando a casi 2 millones de personas y sumergiendo unos 630 km2 de superficie del territorio chino.

Cuenta con 32 turbinas de 700 MW cada una, 14 instaladas en el lado norte de la presa, 12 en el lado sur y seis más subterráneas, totalizando una potencia instalada de 24 500 MW. El año 2010 con las Tres Gargantas casi a pleno rendimiento, la producción fue de casi 190 millones de kwh, y el objetivo es que en 2020 alcance los 300 millones. Como es natural en todas las obras humanas, no faltan los problemas. Durante el terremoto de Sichuan (2008) se abrieron grietas en la presa con cierto riesgo de que pudiera producirse algún derrumbe parcial de consecuencias catastróficas. No tengo información al respecto, pero creo que el problema estará  ya solucionado. Un problema estacional es la congelación invernal de gran parte de su embalse, lo que reduce los caudales y limita su capacidad de producción.

Como anécdota diré que en mi visita a China en al año 2000, el simpático y culto guía, Kao, que hablaba español con un gracioso acento cubano, me facilitó diversas informaciones acerca de esta obra. Cuando le mostré un ejemplar del dominical del periódico “El Mundo” que trataba el tema en tono apocalíptico: “…el mayor desplazamiento de población de la historia de la humanidad, de más de dos millones de personas”, me replicó que desde el punto de vista chino, con una población de 1.350 millones de habitantes, esos dos millones, no era una cifra  relevante (era, más o menos, la población de su barrio de Pekín) y estaban siendo realojados en modernas ciudades próximas a las de origen de nueva construcción. Parece ser, que desde tiempos inmemoriales, el río sufría periódicamente inundaciones masivas en sus orillas (más o menos cada ocho o diez años), y solo en el siglo XX, habían muerto por esa causa más de 300.000 personas.

 

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Las impresionantes esclusas de las Tres Gargantas que salvan los 180 metros de desnivel

La presa está también diseñada para mejorar el control del cauce del río y evitar estos sucesos, protegiendo a los más de 15 millones de personas que viven en sus márgenes. Parece ser que la superficie agrícola que se iba a poner en regadío tras la obra, era similar a la de toda España, dato este último que no he podido contrastar. El rio es plenamente navegable en casi todo su curso, pues por sus cinco esclusas pueden salvar el desnivel hasta ocho buques simultáneamente de un máximo de 4.000 TRB, continuando el viaje río arriba.

ITAIPÚ

Presa de Itaipú

La presa de hidroeléctrica de Itaipú (del guaraní, ‘piedra que suena’), es una presa binacional entre Paraguay y Brasil, en su frontera sobre el río Paraná. Su dique, se emplaza a 14 km al norte del Puente de la Amistad lindando con la ciudad paraguaya de Hernandarias, en el Departamento Alto Paraná en su margen occidental, y con Foz do Iguazú, en el estado de Paraná, Brasil, por su margen oriental. Asimismo, está 16,2 km al norte del puente que une esta ciudad brasileña con la ciudad argentina de Puerto Iguazú. Es la central hidroeléctrica más grande de los hemisferios Sur y Occidental.

El lago artificial de la represa contiene 29.000 hm³ de agua, con unos 200 km de extensión en línea recta, y un área aproximada de 1.400 km². Posee una potencia de generación instalada de 14.000 MW, con 20 turbinas generadoras de 700 MW. En el año 2013 tuvo su récord de producción con 98.630 GWh. A diferencia de la gran central china, no tiene problemas de congelación de sus aguas por lo que puede generar energía a su máxima capacidad todo el año. Por otra parte, el rio que la alimenta, el Paraná, es el séptimo río más caudaloso del mundo, y estos dos factores hacen que Itaipú siga ostentando el título de la «mayor productora de energía del planeta».

España tiene un elevado potencial hidroeléctrico, desarrollado a lo largo de más de un siglo. Como consecuencia, en la actualidad cuenta con un importante y consolidado sistema de generación hidroeléctrica altamente eficiente. Dentro de las energías renovables que se explotan en nuestro país, la energía hidroeléctrica es la tecnología más consolidada y de mayor grado de madurez, gracias al aprovechamiento de la orografía y a la existencia de un gran número de presas.

En España existe una capacidad total de embalses de 55.000 hm3, de los cuales el 40% de esa capacidad corresponde a embalses hidroeléctricos, una de las proporciones más altas de Europa y del mundo. La energía hidroeléctrica cuenta con una capacidad instalada de nuestro país de 17.792 MW, que suponen el 19,5% del total.  Las centrales más grandes son las de Aldeadávila (1243 MW), la de Alcántara (957 MW) y la Villarino (857 MW).

ALDEDAVILA

Presa y Central de Aldeadávila

Otros tipos de centrales hidroeléctricas, que están todavía en fase de diseño y experimentación, son las mareomotrices y las undimotrices.

Las primeras, que aprovechan el flujo y el reflujo de las mareas, han de situarse en zonas costeras donde los desniveles entre la pleamar y la bajamar sean máximos. En Gran Bretaña en 2002 se puso en funcionamiento en plan experimental la primera de tipo sumergido. Consiste en grandes hélices sumergidas que giran debido al movimiento de la corriente del agua utilizando el flujo y reflujo de las mareas. La morfología del fondo ha de ser apropiada porque no es fácil construir grandes estructuras de hormigón con ingeniería de partes móviles en el fondo del mar.

Las más prometedoras dentro de este tipo parecen ser  las que se puedan construir en zonas costeras donde las diferencias entre las mareas son amplias y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una ría o bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía. Hay que salvar las mismas dificultadas expuestas en las anteriores

Las que aprovechan el oleaje, las undimotrices, tienen problemas parecidos. No está claro que en el futuro resulte rentable la construcción de un número significativo de centrales de este tipo, porque las que hay como prototipos no han dado la rentabilidad adecuada ni su funcionamiento puede considerarse óptimo. Hasta el momento, aunque este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80, los resultados no son muy prometedores. A inicios de agosto de 1995, el Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY) construyó la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central era de 2 MW, pero fue destruida un mes más tarde por un temporal.

 

HABLANDO DE ENERGÍA 5

CENTRALES TERMOSOLARES.

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Central termosolar de torre

Otro tipo de centrales térmicas son las termosolares, las cuales utilizan directamente la energía del Sol. Su inspirador, como el de muchas cosas que usamos y cuyo origen quizá desconocemos, fue Arquímedes. Dice la leyenda que en la defensa de Siracusa,  concentró los rayos del Sol por medio de espejos sobre las velas de las naves romanas incendiando los barcos. Como para conseguir el efecto era preciso contar con gran número de espejos de alta calidad y que los barcos estuvieran totalmente estáticos, no es probable que el general romano facilitara estas condiciones, puesto que además de velas contaban con remos. Ma, se non e vero e ben trovato…

Hay tres tipos de centrales solares térmicas cuyo principio básico de funcionamiento es el mismo: una extensión de terreno repleta de espejos móviles (o fijos) que captan los rayos del  Sol y los concentran en distintos elementos, bien en una torre, bien en un motor Stirling o una tubería situada sobre unos espejos cilindro parabólicos que contienen el líquido que se trata de calentar.

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Esquema de funcionamiento. Central termosolar de torre

La central termosolar de torre, utiliza un conjunto de espejos orientables (denominados heliostatos) que concentran los rayos solares en un receptor situado en una torre. En esta, hay una caldera especial que por efecto de esa concentración de rayos solares, calienta agua hasta temperaturas que van de los 300ºC hasta cerca de los 1.000ºC. El vapor así obtenido mueve una turbina que a su vez mueve el generador. Las primeras centrales experimentales de este tipo se construyeron en Almería (España) y Nio (Japón) en 1981. El reto actual pasa por reducir los costes de construcción de las plantas termosolares de torre.

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La central  termosolar disco-parabólica o disco-Stirling, utiliza un espejo en forma de disco parabólico para concentrar los rayos del sol en un motor Stirling situado en el foco de la parábola, por eso también se denomina central de disco-Stirling. El calor acumulado eleva la temperatura del aire, lo cual acciona el motor Stirling y mueve una turbina que genera electricidad. La planta de disco parabólico más conocida es la del desierto de Mojave (Estados Unidos). (Ver al final motor Stirling)

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Central cilindro parabólica. Observar el tamaño de las personas en la fotografía.

Las centrales termo solares cilindro-parabólicas, usan espejos de grandes dimensiones en forma de cilindros parabólicos por cuyo eje discurre una tubería donde se concentran los rayos del sol. La tubería contiene un fluido que se calienta y genera vapor que mueve una turbina. Los espejos no tienen partes móviles como en las centrales de torre.

Estas centrales son las más prometedoras desde el punto de vista comercial, las centrales cuya tecnología se considera más madura en estos momentos, y que supone más del 95% de la potencia de generación termosolar instalada en España. El fluido portador de calor, esto es, el fluido que transportará la energía que es captada en los concentradores cilindroparabólicos, entra por uno de los extremos a una temperatura y con una velocidad determinados, y sale por el otro extremo a una temperatura muy superior. Para solucionar los problemas que causaba la vaporización del agua en puntos intermedios del recorrido, se adoptó el uso de otros fluidos que no cambian de estado entre un extremo y otro de la línea.

De todos los fluidos posibles, los orgánicos sintéticos son los que mayores ventajas presentan, y entre ellos destaca la mezcla de óxido de difenilo al 26,5% en peso y bifenilo al 73,5%. Esta mezcla presenta el mejor compromiso entre coste y prestaciones, aunque presenta grandes dificultades en su manejo.  A este fluido se le denomina habitualmente HTF (Heat Transfer Fluid).

El calor absorbido por el HTF es transferido, por intercambiadores de calor, a un circuito de agua para generar vapor. El vapor generado es entonces conducido hasta la turbina de vapor, donde se transforma en energía mecánica rotativa, con un excelente rendimiento teniendo en cuenta la baja temperatura del vapor (380ºC). El rendimiento de esta transformación oscila entre el 27% y el 40%.

El agua, que había sido presurizada hasta los 50 y los 100 bares de presión, se vaporiza y se sobrecalienta hasta los 380ºC mientras el HTF se enfría hasta los 290ºC. A esa temperatura el HTF se devuelva al campo solar para que el ciclo se inicie de nuevo.

El vapor a la salida de la turbina ya no tiene capacidad para realizar trabajo mecánico. Pero representa un caudal de agua desmineralizada, de unos 54 Kg/segundo (cuando la planta está a plena carga), se condensa y vuelve a tener forma líquida.

El lugar donde se realiza la captación de radiación y su posterior transferencia en forma de calor al HTF se denomina campo solar y es una vasta extensión de terreno de aproximadamente 2 hectáreas por MW eléctrico instalado. Así, una planta de 49,9 MW, la máxima posible de acuerdo con la actual legislación española que limita a 50 MW la generación en régimen especial con derecho a percepción de una prima por cada MWh exportado a la red eléctrica, ocupa unas 100 hectáreas.

Las condiciones del país son muy favorables para instalar plantas termosolares, ya que dispone de abundantes horas de sol y amplias zonas desérticas. Las primeras centrales experimentales, conocidas como SSPS/CRS y CESA 1, se construyeron en Tabernas (Almería) en 1981 y 1983.

En 2007 se puso en marcha en Sanlúcar la Mayor (Sevilla) la PS10, primera central termosolar de torre comercial del mundo, construida por la multinacional andaluza Abengoa. La planta de 11 MW, produce electricidad mediante 634 helióstatos. Cada uno de estos helióstatos tiene una superficie de 121 metros cuadrados que concentra los rayos del sol en lo alto de una torre de 114 metros de altura donde está instalado un receptor solar y una caldera, desde ahí, el vapor es enviado a una turbina de vapor situada en un edificio anexo a la torre. La turbina mueve el generador, que produce la electricidad.

La segunda de estas plantas, la PS20, con capacidad para producir 20 MW mediante más de 1.200 helióstatos del mismo tamaño que los de PS10, que concentran la luz solar en un receptor colocado en una torre de 165 m de altura, concluyó sus pruebas satisfactoriamente, y comenzó su explotación comercial a finales de abril de 2009. A estas dos centrales se unirían posteriormente Solnova 1, Solnova 3 y Solnova 4 de 50 MW cada una con tecnología de colectores solares cilindroparabólicos.

Simultáneamente se construyeron dos plantas de 50 MW Andasol 1 y Andasol 2 en otra zona de Andalucía, mediante la promoción conjunta de ACS, Cobra y Sola Millennium Group. Cada una de ellas posee 510.120 m² de colectores solares cilindroparabólicos y 6 horas de almacenamiento de energía térmica. Las centrales Andasol son las primeras en Europa de su tipo. Cada una de ellas generará la energía necesaria para unas 200.000 personas y fueron en su momento las más grandes del mundo por superficie colectora.

Por su parte, la planta de energía solar por concentración Gemasolar, de 19.9 MW, utiliza un sistema de almacenamiento térmico de sales fundidas con gran capacidad de absorción calorífica, que permite producir electricidad durante 15 horas en ausencia de sol. Esta central solar térmica, ubicada en la provincia de Sevilla, posee un receptor de torre central de 140 m de altura y un campo solar formado por 2.650 heliostatos, cada uno de ellos de 120 m².

A partir de enero de 2008 se pusieron en marcha nuevos proyectos de energía solar térmica, que han ido entrando en servicio entre 2010 y 2013, encontrándose actualmente en explotación plantas con una potencia conjunta cercana a los 3 GW, la mayoría con capacidad de almacenamiento de energía.

Como consecuencia de la crisis económica y los consiguientes recortes del gasto público, se han reducido las primas a la energía solar térmica, dando como consecuencia la paralización de todos los proyectos que no habían pasado a la fase de ejecución, no habiendo en la actualidad (2014) ninguna central en construcción.

En 2011 estaban en funcionamiento 26 centrales termo solares de las 61 aprobadas por el Ministerio de Industria.

España es una potencia mundial en energía termosolar. Es uno de los pocos sectores en los que España es indiscutible líder mundial, ya que el conjunto de las centrales solares termoeléctricas instaladas en nuestro país suponen el 72,85% de toda la potencia instalada en el planeta. Probablemente es una de las causas, entre otras, de que seamos de los líderes mundiales en electricidad cara.

Si se descuenta la energía que se consume para construir una central de éstas y, que sustituyen extensiones verdes dedicadas anteriormente a cultivos agrícolas o forestales, no cabe duda de que son una de las centrales de funcionamiento más limpio. Su principal problema es que el kilovatio hora producido cuesta una fortuna. Por lo que si no cuentan con fuertes subvenciones, no son rentables para la empresa y si las reciben no son rentables para el consumidor contribuyente.

La energía eléctrica es muy importante para la vida diaria, de los ciudadanos, pero mucho más para las industrias, que generan grandes consumos y en las que representa costes muy elevados. En mi actividad profesional conozco algunas en las que la partida de coste más elevada de su cuenta de pérdidas y ganancias,  por encima del coste de personal (sueldos+seguridad social), es la electricidad. De hecho, en una de ellas del sector de termoplásticos, la electricidad y el transporte (otro coste asociado al coste de la energía) de sus productos, supera la suma del resto de los costes de producción, excluidas las materias primas. Y ello, teniendo en cuenta que los precios a los que se paga la electricidad, ya están primados por otras vías. Es una carga insoportable para la competitividad en la actual situación de mercado  libre con el resto de empresas europeas de su sector.

Al final de esta serie sobre la energía expondré los datos de coste de que dispongo de cada uno de los sistemas de producción de electricidad.

PARQUES EÓLICOS

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La tradición del uso de los molinos de viento se ha recuperado hace poco. No queda prácticamente paisaje europeo abierto que no se vea erizado de blancos y esbeltos molinos de aspas aerodinámicas. Convierten la energía cinética del viento en la rotación de un alternador que genera electricidad. La energía aprovechable por unidad de superficie del viento es muy pequeña, por lo que la manera de optimizar su uso es con muchos molinos cercanos: son los llamados parques eólicos constituidos por decenas o centenares de aerogeneradores.

En principio, la forma de producción es respetuosa con el medioambiente y se supone que barata. La realidad es que el aprovechamiento de la energía eólica tiene infinidad de problemas que no por sutiles y poco difundidos dejan de existir.

El principal problema es que la energía eólica “no es gestionable”. Lo que significa que los responsables de las redes eléctricas nacionales,  no tienen manera de adecuar la producción a la previsión y la programación que son imprescindibles para garantizar el suministro. Que la producción dependa del aleatorio e incontrolable factor de que el viento sople, hace que la energía eólica siempre tenga un límite superior si no se quieren introducir inestabilidades en la red.

Incluso por debajo de esos límites, que algunos países sitúan entre el 5 y el 10% por ciento de la producción eléctrica total, los parques eólicos tienen que estar respaldados por otras fuentes energéticas gestionables. Todas las fuentes de energía eléctrica están conectadas a la red del país. En el caso de los parques eólicos, la energía que pueden suministrar es impredecible, por lo que algunas centrales de producción estable, como las térmicas de combustibles fósiles o nucleares, han de funcionar en el llamado régimen de respaldo. Esto implica, que funcionen a un régimen inferior al óptimo que suele estar entre el 85 y el 90 por ciento. Cuando el viento flaquea, las centrales de respaldo tienen que aumentar su producción de forma inmediata. El problema es que en esa circunstancia no sólo sale más caro su kWh, dañando así la productividad, sino que, al hacer variar el régimen, la posibilidad de  averías crece de forma exponencial.

Hay que tener en cuenta que con mucha frecuencia tanto el cese de viento, como su presencia con gran fuerza, puede ser instantáneo. Así pues, sepa que cuando vea los molinos parados está aumentando el precio de la energía eléctrica y además se está consumiendo más fuel, gas o carbón. Incluso las nucleares actúan de respaldo. Sobre todo si se cumple el proyecto de comprar energía de respaldo para los parques eólicos a Francia, país donde la inmensa mayoría de energía es de origen nuclear y por tanto muy barata.

Los aerogeneradores tienen otros inconvenientes técnicos. Por ejemplo, los cables de alta tensión que conectan a todos los molinos entre si y a la red, transportarán desde cero hasta el máximo de potencia instalada, o sea no hay un flujo medio constante. Esto significa que tienen que ser unas cuatro veces más gruesos que los convencionales. Es decir, mucho más caros.

Por otro lado, el viento no puede superar cierta velocidad, porque generaría inestabilidades en el aerogenerador, e incluso lo podría derribar. Colaboré profesionalmente con una empresa danesa que quiso instalarse en España para producir aerogeneradores, con destino al mercado chino donde tenía importantes contratos. Contaban con hélices de paso variable (como los modernos aviones de turbohélices) para aprovechar mejor las condiciones del viento y con cajas de cambio automáticas y sistemas de frenado, que regulaban de forma automática las revoluciones trasladadas a la turbina para que se mantuvieran dentro de ciertos límites. En caso de rebasar el límite máximo de revoluciones permitido, se desconectaban de la turbina para no dañarla. Por tanto, si no hay viento o si lo hay en exceso, entran en fase CERO de generación eléctrica. Aunque me expusieron la dificultad técnica de evitar esta situación, ignoro si los avances técnicos la han solucionado.

Hay muchos otros problemas técnicos derivados todos de la imprevisibilidad del viento, que poco a poco se están solucionando aunque siempre encareciendo todavía más la energía eólica.

Por otro lado, las ventajas son indudables. Aparte del costo energético de construir el aerogenerador, que tiene paredes muy gruesas de hierro, cimientos portentosos en lugares bastante inaccesibles (incluso en el mar), etc., la producción es relativamente barata si no se cuenta el mantenimiento técnico de los parques. Además, los molinos pueden coexistir con usos agrícolas y ganaderos, aunque normalmente se instalan en lugares inhóspitos que no sirven para nada de provecho. Incluso se colocan en el mar.

Otro problema es la mortandad que ocasionan a la avifauna. En Estados Unidos, la Sociedad Americana de Conservación de  Aves, (artículo publicado por Newsweek el 19 de abril de 2010), estimaba que las muertes de aves por los aerogeneradores (solo 25.000 instalados en USA en esa fecha) alcanzaba una cifra entre 125.000 y 275.000 por año.

El proyecto de la Administración Obama de producir el 20% de la energía necesaria al país por este medio, supondría la instalación de 186.000 aerogeneradores, que ocuparían una superficie  similar a la del estado de Virginia Occidental, unos 63.000 Km2, ya que para que sean eficientes deben mantener unas distancias importantes entre las diversas líneas de ellos (aprox. unos 500 metros). Las cifras de aves muertas podrían ser escalofriantes.

Otro efecto que al parecer se ha detectado, es la progresiva desertización de las zonas anexas a los parques eólicos de grandes dimensiones. No poseo de momento la documentación adecuada para opinar sobre este aspecto concreto, por lo que lo dejo en suspenso.

El país que más energía eólica tiene instalada es Alemania seguido,  de España, que cuenta con el mismo parque eólico que todo Estados Unidos. A cierta distancia le siguen países como la India, Dinamarca y China, entre otros.

Reproduzco una ilustración encontrada en internet, donde se ponen de manifiesto de forma gráfica, los aspectos negativos de los parques eólicos.

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Motor Stirling

El motor Stirling fue inventado en 1816 por el Reverendo escocés R. Stirling quien lo concibió como un motor diseñado para rivalizar con el motor de vapor. En la práctica su uso se redujo a aplicaciones domésticas por casi un siglo. Los motores Stirling tienen una alta eficiencia, si se los compara con los motores de vapor, y gran facilidad para ser aplicados a cualquier fuente de calor. Estas ventajas están haciendo que vuelva a tener interés este tipo de motores, y su aplicación en sistemas captadores de energías renovables.

Un motor Stirling es técnicamente, un motor térmico de ciclo cerrado regenerativo con un fluido gaseoso permanente en su interior.

En lenguaje llano, es un motor formado por uno (o varios) cilindros herméticos que contienen un fluido o gas a presión. Tiene dos culatas, una caliente, en un extremo, y fría en el opuesto. Al calentarse el fluido de la parte caliente por un medio externo, se dilata y empuja el cilindro (émbolo) al tiempo que se enfría. Cuando la compresión llega al límite, la inercia del volante, que ya ha rebasado el punto de retorno, mediante la biela que lo enlaza al mecanismo, vuelve a empujar el embolo en el sentido opuesto. Allí, de nuevo el fluido que se ha vuelto a calentar, al expandirse, empuja de nuevo el émbolo,  iniciando de nuevo el ciclo.

En España, en la Plataforma Solar de Almería (centro experimental), se han construido equipos formados por grandes discos parabólicos que reflejan y concentran la luz solar hacia un motor Stirling, el cual produce energía mecánica que mediante un alternador es transformada en energía eléctrica. Son modelos experimentales y demostrativos de gran rendimiento.

Esta tecnología se considera que será de gran aplicación para regiones donde hay gran número de pobladores dispersos, a los cuales sería muy costoso llegar con red eléctrica.

Fuentes.

*WIKIPEDIA, Para las imágenes y datos complementarios.

*El ecologista Nuclear. Profesor Juan José Gómez Cadenas.

*Revista Newsweek. Diversos artículos y noticias sobre temas de energía.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HABLANDO DE ENERGIA 4

termicas

CENTRAL TÉRMICA DE CARBÓN

La generación industrial de electricidad se lleva a cabo por la transformación de la energía que ha generado el Sol. Aunque parezca extraño, el origen último del petróleo, el gas, el uranio, las aguas, la luz y el viento es el Sol.

Desde que Nikola Tesla ideó el generador de corriente alterna, que convierte la energía mecánica de rotación en electricidad, ésa es la manera habitual de producción. En la actualidad, pese a los nuevos desarrollos, sólo las fotovoltaicas y algunas otras en fase experimental, el objetivo final de una central eléctrica es mover una turbina que acciona el alternador.

Se pueden clasificar las centrales en función de la energía primaria que se usa para mover la turbina. Nos encontramos con cuatro grandes grupos: las térmicas, que incluirían las de carbón, gas, fuel, biomasa, solares  y nucleares; las hidroeléctricas que agruparían a las de presa, mareomotrices y undimotrices; las eólicas y finalmente, las fotovoltaicas.

Con el fin de garantizar en todo momento el suministro, se ha creado un sistema de coordinación de los distintos generadores en el que participan todos los sistemas, incluidos los de renovables y las adquisiciones transnacionales. Voy a tratar de exponer de forma breve y comprensible los diversos tipos de centrales con sus ventajas, sus inconvenientes y sus costes de producción comparativos. Como el tema es extenso, lo fraccionaré en varios artículos, empezando por  las centrales térmicas.

CENTRALES TÉRMICAS

Una central térmica genera electricidad quemando un combustible para elevar la temperatura del agua y producir vapor que dirige a presión hacia los álabes de la turbina haciéndola girar. En otros casos es directamente el gas resultante de la combustión el que se dirige a la turbina. El combustible puede ser el carbón, el gas y el fuel oil. Las centrales nucleares usan el calor desprendido por la fisión nuclear de ciertos elementos, para elevar la temperatura del agua. Es un mecanismo diferente, pero sólo en ese componente: la caldera, que en este caso se llama reactor.

Las centrales de carbón son las térmicas más antiguas, rústicas y baratas. También son las de menor rendimiento y las más contaminantes. El diseño básico es el mismo que desarrolló Edison en el siglo XIX: una caldera de combustión, un intercambiador de calor para hervir agua, un sistema de distribución del vapor a presión, la turbina y  el alternador. Necesita un buen sistema de refrigeración para la recuperación del vapor y una vez convertido de nuevo en agua su reutilización. Instalaciones de control, almacenamiento de  carbón, escorias, aceite e instalaciones de seguridad, sobre todo de protección contra incendios. Nada muy sofisticado.

Las térmicas que utilizan gas natural, fueloil o incluso carbón para que los gases de su combustión, en lugar del vapor de agua, sean los que muevan la turbina tienen un rendimiento mayor, pues del 30% pasan al 40% por ciento.

Sin embargo, las centrales térmicas de combustible fósil que se están imponiendo hoy día son las llamadas de ciclo combinado. Son muy interesantes porque cuando se quema el combustible y los gases y el vapor de agua, pasan por los álabes de la turbina haciéndola girar, se enfrían. Parte de la energía térmica de aquellos gases se ha convertido en energía mecánica de rotación. Pero esos gases siguen estando muy calientes. Concretamente, a la salida de la turbina aún pueden estar entre 200ºC y 300ºC. Dirigiéndolos hacia un intercambiador de calor, estos gases aún pueden hacer hervir agua cuyo vapor hace girar otra turbina acoplada a otro generador. Así pues, se aprovecha mucho mejor la combustión haciendo mover dos alternadores cuya energía eléctrica producida simplemente se suma. El rendimiento de una central de ciclo combinado puede sobrepasar el 50%. Además, el fueloil o el gas natural tienen un poder calorífico unas tres veces mayor que el carbón. También es más caro, pero al comparar los rendimientos anteriormente indicados resultan más eficientes económicamente, por lo que se están imponiendo sobre las de carbón.

El principal problema de estas centrales es la contaminación que producen. Sus residuos van directamente a la atmósfera y afectan a todo el planeta. No contamina sólo a quien los produce, sino a todos. Esos contaminantes son dióxido de carbono, en todas, además de óxidos de azufre y hollín en las de carbón y óxidos de azufre en las de fuel oil. Las de gas natural son sin duda las más limpias. También hay emisiones de menor entidad pero muy inquietantes en todas ellas. Por ejemplo, las centrales térmicas de estos tipos emiten a la atmósfera elementos pesados y radiactivos. El carbón contiene trazas de esos elementos que, por escasos que sean, al quemar miles de toneladas suponen una cantidad muy apreciable. Asimismo son la fuente principal de emisión del venenoso mercurio.

En cualquier caso, lo más preocupante son los gases que provocan efecto invernadero y lluvia ácida. El dióxido de carbono y muchos otros compuestos desprendidos en la combustión de combustibles fósiles alteran las propiedades de la atmósfera al formar una capa que dificulta y reduce la salida al espacio exterior de la radiación reflejada: es lo que llamamos efecto invernadero. La atmósfera abriga al planeta cada vez más lo que produce un anormal calentamiento que puede conducir a cambios en el clima. Y ello, provocado por las ingentes emisiones de dióxido de carbono C02, que lleva haciendo la humanidad desde la época de Edison.

Lluvia ácida es un término muy amplio que se refiere a una mezcla de sedimentación húmeda y seca de la atmósfera que contiene cantidades más altas de las normales de ácidos nítrico y sulfúrico. En algunos casos  la lluvia ácida proviene de fuentes naturales, como los volcanes y la vegetación en descomposición. Pero la mayor parte proviene de la combustión de combustibles fósiles. Dos tercios de las emisiones de dióxido de azufre (SO2) y un cuarto de las de óxido de nitrógeno (NO) provienen de la generación de energía eléctrica con combustibles fósiles. La lluvia ácida ocurre cuando esos gases reaccionan en la atmósfera con el agua en suspensión, el oxígeno y otras sustancias químicas para formar distintos compuestos ácidos. El resultado consiste en una solución de ácido sulfúrico y ácido nítrico que los vientos transportan algunas veces a cientos de kilómetros.

En la sedimentación húmeda los ácidos caen a la tierra mezclados con la lluvia, nieve, niebla o neblina. El agua ácida caída sobre el terreno se filtra través de éste y  afecta a gran variedad de plantas y animales. La sedimentación seca, se produce en zonas de lluvia más escasa. Las sustancias químicas ácidas se incorporarse al polvo o al humo y se depositan a través de sedimentación seca, sobre el suelo,  las casas, los vehículos y la vegetación. Al llover, esas partículas son arrastradas por el agua y se infiltran en el suelo o son llevadas hacia cauces de agua. Este escurrimiento de agua produce una mezcla todavía más ácida.

Un caso paradigmático en España es la central térmica de Andorra (Teruel). Esta central térmica de carbón, es responsable de la lluvia ácida producida en las provincias de Teruel y Castellón entre 1984 y 1987, que devastó 200.000 Ha. de bosques en el Maestrazgo.

En 1988, veinticinco Ayuntamientos de la provincia de Castellón presentaron una denuncia contra ENDESA por delito ecológico. La denuncia se retiró tras un acuerdo entre Endesa, ecologistas, ayuntamientos, Generalidad Valenciana y Ministerio de Agricultura. Este acuerdo incluía un compromiso de fuertes inversiones para reducir las emisiones de SO2 de la central y se  materializó en la instalación de unos filtros para el dióxido de azufre generado en la combustión y en la construcción de una planta desulfuradora. En 1994 se creó una comisión de seguimiento medioambiental en el Maestrazgo y Los Puertos de Morella que mediante estudios y labores de vigilancia controlan las emisiones contaminantes de la central térmica de Andorra, que según un informe de 2008, ocupaba el 4º puesto entre las centrales de carbón más contaminantes de España, con una media anual de 6.828.042 toneladas de CO2.

TABLA EENERGIA 4

Esta tabla refleja la contaminación relativa de cada uno de los combustibles usados en las centrales térmicas no nucleares, en kg. de CO2 por kWh producido. No se mencionan el resto de los contaminantes (óxidos de azufre y de nitrógeno) que, como hemos visto, son  letales para fauna y flora.

Algunas grandes centrales térmicas de carbón de España se encuentran en la lista de fuentes de emisión más perjudiciales para la salud en Europa, como se desprende del estudio que ha realizado la organización sueca Acid Rain.

El estudio que cada año elabora a partir de las emisiones de las distintas centrales térmicas europeas, estima que cada una de estas plantas es responsable de una reducción de la esperanza de vida de entre 10.000 y 20.000 años, equivalente a entre 1000 y 2000 muertes prematuras cada año.

Las centrales españolas de: (1) As Pontes (Galicia) y (2)Teruel (Aragón) se encuentran en el primer y tercer lugar, respectivamente, de la clasificación europea de instalaciones más dañinas para la salud de los ciudadanos. Le siguen las de (3) Compostilla ( Ponferrada) y (4) Meirama (La Coruña) en los puestos 20 y 24 de Europa y 3º y 4º de España.

Los datos estimados que aportan para cada una de ellas en orden de Pérdidas económicas por daños medioambientales y muertes anuales atribuidas a sus efectos contaminantes, se estiman respectivamente en: (1), 1.400 M€/año y 1.800 muertes; (2), 700 M€/año y 890 muertes; (3),  350 M€/año y 440 f muertes y (4), 330 M€/año y 420 muertes. El total de centrales térmicas en España es de 22.

Si los costes sanitarios se incluyeran en los costes de generación, el precio por Megavatio hora (Mwh) de la electricidad generada en centrales térmicas de carbón se elevaría de una forma muy importante. Esta organización Sueca, estima como mínimo un 30%, llegando a un máximo de 600%, cifra esta última que aunque desconozco el procedimiento utilizado para su calculo, me parece exagerada. En cualquier caso nada que ver con las estimaciones de precios actuales.  Si se considerasen además, otros costes externos, como los que se refieren a los impactos de cambio climático, acidificación, y ozono troposférico, los precios aumentarían aún más. También  producen emisiones contaminantes por la utilización de carbón las plantes de química inorgánica, refinerías y otras.

La biomasa es el aprovechamiento de la combustión de residuos agrícolas y vegetales, ya sea directamente o tras haber fabricado con ellos los llamados biocombustibles, utilizados por ahora más en el transporte que en las centrales. Su uso, que al principio parecía que aportaría  beneficios de todo tipo, es hoy día muy controvertido. Parece que pueden dar lugar a un aumento del hambre en el mundo ya que cada vez se dedican mayores extensiones a cultivar cereales más apropiados para obtener esos combustibles en detrimento de los dedicados a la alimentación humana.  No conozco estudios serios sobre el tema, pero en lo que respecta a la atmósfera, en contra de lo que se pensó al principio, la combustión de esa biomasa es el producto más contaminante tras el carbón.

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CENTRALES TÉRMICAS EN ESPAÑA