Ramon

Ramon
Ramon Gallart

dimecres, 20 de juliol del 2022

Decidir entre els pros i els contres de l'energia nuclear.

El president francès, Emmanuel Macron, fa poc va anunciar que França invertirà 1.000 milions d'euros en energia nuclear i construirà més reactors per ajudar a evitar la crisi energètica d'Europa.

Però fins i tot a França, on la nuclear aporta més del 70% del mix energètic del país,  és una temàtica controvertida. El debat està especialment polaritzat entre els qui viuen a prop de les centrals nuclears, pels beneficis que tenen d'aquesta proximitat. També hi ha una constant tensió entre la premsa i el sector nuclear.


Des de que la primera central amb un reactor nuclear va ser construïda, el debat segueix sent obstaculitzats pels malentesos sobre els avantatges i desavantatges d'aquesta tecnologia.

Principalment i des de la perspectiva de la física s'està d'acord en els fonaments científics i tecnològics del debat, i en tots els arguments basats en fets verificables. Però les diferents sensibilitats com a ciutadans porten a ponderar cada argument de manera diferent i a arribar a diferents conclusions sobre l'energia nuclear.

Hi han posicionaments que estimen els avantatges d'aquesta tecnologia com una opció viable per al futur, mentre que altres posicionaments, creuen que els esforços haurien de centrar-se en una important disminució del consum energètic.

A partir dels  dos punts de vista basats en una compartida entesa de l'evidència científica, cal ajudar a formar una opinió enumerant els pros i els contres de l'energia nuclear utilitzant els mètodes rigorosos de la comunitat científica.

Per fer-ho, cal comparant amb experts de tot l'espectre d'opinions, inclosos físics, economistes, politòlegs, antropòlegs, historiadors, periodistes i voluntaris d'ONG per contribuir en una revisió de les principals qüestions relacionades amb l'energia nuclear. 


Prendre decisions sobre el futur

La física subjacent a la producció nuclear d'electricitat és ben coneguda. El que planteja preguntes, més aviat és la industrialització del procés.

Les organitzacions de recerca científica i tecnològica intenten anticipar les futures necessitats energètiques i desenvolupar nous tipus de reactors nuclears per substituir els existents. Aquesta investigació no hauria de predir les futures decisions que prendran els polítics i la societat. No obstant això, és un procés a llarg termini que sovint requereix diverses dècades d'investigació, disseny, desenvolupament i experimentació abans de l'aprovació, i per tant, escollir les actuals vies de recerca  podrien ser una mica vinculants per al futur.

Per exemple, l'estudi del disseny i optimització de reactors ràpids generadors de neutrons, és un camp de recerca  molt interessant ja que això permetria reciclar el combustible nuclear , la qual cosa preservaria els recursos naturals d'urani i reduiria els residus nuclears.

A França, dos manifestants successius, Phenix i Super-Phenix , es van construir i operar el segle passat i un tercer, Astrid , es va planificar els darrers anys. Tot i això, tots aquests projectes han estat objecte de successives decisions governamentals per tirar endavant, aturar, reprendre i, recentment, en el cas d'Astrid, tornar a aturar-se, o almenys ajornar. Aquestes decisions es van prendre en funció de criteris econòmics, ambientals, polítics i estratègics.

Quant costa?

L'urani natural, que s'utilitza com a combustible a les centrals elèctriques, és encara un recurs relativament abundant i encara no contribueix gaire al cost total de l'energia nuclear.

El Tribunal de Comptes francès va estimar el cost mitjà actual de generació d'energia nuclear per a una vida útil de 50 anys en 60 euros per MWh, equivalent a sis cèntims per kWh. Tot i que les comparacions amb altres fonts d'electricitat són difícils de fer, el preu de venda altament variable de l'electricitat és d'uns 15 cèntims per kWh.

Les estimacions de costos depenen en gran mesura de les hipòtesis sobre el futur, inclosa la prolongació de la durada de la central elèctrica, les opcions de residus i la clausura dels reactors. Tot i que sovint les decisions es prenen dins de la visió a curt termini d'un mandat electoral, la política de residus ha de tenir en compte les implicacions a llarg termini.

Mentrestant, la viabilitat tècnica pel desmantellament encara és difícil de predir a causa dels diferents  tipus de reactors. Mantenir o desmantellar una central nuclear requereix anticipació en termes de diners, coneixements i energia, i per tant implica en gran mesura les properes generacions. Per tant, l'energia nuclear requereix estabilitat política, financera i geològica a llarg termini.

És segur?

En els debats públics sobre seguretat, que és un tema purament tècnic, s'ha transformat en un de polític.

La radioactivitat s'ha de controlar en totes les etapes de la cadena del combustible nuclear per evitar qualsevol efecte nociu sobre els humans o el medi ambient. El risc d' accidents nuclears, ja sigui relacionat amb catàstrofes naturals, errors humans, residus, malícia o guerra, s'ha abordat al llarg de les dècades mitjançant millores significatives i la retroalimentació de l'experiència dels dos principals accidents de Txernòbil i Fukushima. No obstant això, continua sent una important preocupació per a la societat.

La prevenció d'accidents implica molts factors, entre ells el humà; el saber fer i la motivació dels treballadors depenen d'una sòlida col·laboració entre l'operador i els subcontractistes.

Altres impactes ambientals durant les operacions normals inclouen l'exposició nuclear dels treballadors  i de la societat per les emissions químiques o tèrmiques: aquestes últimes esdevenen problemàtiques amb l' escalfament global, ja que l'aigua dels rius que cal per fer funcionar els reactors es fa escassa i més calenta.



Té un paper en la lluita contra el canvi climàtic?

Quin és el futur de l'energia nuclear? Els científics no poden fer prediccions. En canvi, els escenaris són eines útils per examinar les possibles conseqüències i els costos d'hipòtesis o opcions, per exemple, disminuint les emissions de gasos d'efecte hivernacle o fins i tot disminuint la demanda d'energia.

El fet que les centrals nuclears no emeten carboni, almenys durant la fase de producció d'electricitat (en contraposició a tot el cicle de vida del combustible i de les plantes), és un argument a considerar en el context de la reducció de les emissions globals.

Les centrals nuclears també proporcionen una potència constant, la qual cosa és un inconvenient pel que fa a l'adaptació a la demanda, però un avantatge pel que fa a la regularitat: el desenvolupament d'energies renovables intermitents com la solar i l'eòlica exerceixen pressió sobre les xarxes de distribució, ja que aquestes energies  necessàriament no sempre estan disponible a les hores punta.

El paper de la política

A la pràctica, sovint s'utilitzen escenaris de transició energètica global per establir i aprovar decisions que ja s'han pres.

A nivell mundial, les decisions que realment s'han pres depenen en gran mesura de la geopolítica, per exemple, els intents de reduir la dependència de les importacions de petroli, i també les decisions per desenvolupar l'energia nuclear militar juntament amb la política energètica.

El sistema dual de finançament de la investigació civil i militar al costat de l'altre només es justifica si es desenvolupen armes nuclears, cosa que torna a ser una decisió política.

Per què és tan difícil decidir

A l'hora de decidir sobre l'energia nuclear, la llista d'arguments a tenir en compte és frustrantment gran. Per exemple, alguns reactors, carregats amb l'anomenat combustible mixt d'urani i òxid de plutoni, contribueixen en part a reciclar alguns productes nuclears. Tancar-los podria tenir l'efecte secundari d'omplir les instal·lacions d'emmagatzematge de residus actuals més ràpidament del que s'esperava.

Encara pitjor, les decisions sovint es basen en hipòtesis especulatives a causa de la dificultat de predicció. El que està fora de dubte és que qualsevol decisió presa o no presa avui afectarà més les generacions futures que la nostra.

Això vol dir que la societat no han de deixar que les decisions es prenguin només sobre la base d'arguments científics o tècnics, sinó que han de decidir-se, tenint en compte l'horitzó polític i social que volen per a ells i els seus fills.

Font: The Convesation

diumenge, 17 de juliol del 2022

Línies elèctriques i la convivència amb l'entorn.

Alemanya està ampliant la seva xarxa elèctrica per ajudar a la transició cap a les energies renovables, però hi ha dificultat sobre el seu desplegament ja que hi ha part de la societat local que els preocupa l'impacte amb la fauna.

Hi ha que fa campanya contra una línia elèctrica d'alta tensió prevista a la reserva natural de Schorfheide-Chorin, a pocs quilòmetres de Berlín, per fer una nova xarxa d'uns 115 km entre les ciutats de Bertikow i Neuenhagen, en substitució d'una xarxa existent amb suports més petits. La nova xarxa està destinada a distribuir per la regió l'energia eòlica produïda al nord d'Alemanya.

Això, podria suposar una amenaça per a milers d'espècies d'ocells, algunes d'elles en perill d'extinció que hi han a la reserva natural.  

Després d'anys de consultes i debats públics, hi ha descontent per la manca de resposta de l'empresa propietària d'aquesta infraestructura la qual,  no accepta canviar el traçat de la línia  amb les obres en curs.

12.000 km

Aquest tipus d'oposició que lluiten contra la construcció de xarxa d'alta tensió, podrien frenar la transició cap a les renovables.

Gradualment, durant el propers anys, el país té previst eliminar el carbó i l'energia nuclear per generar electricitat  gràcies a les fonts renovables com és l'eòlica la qual,   cada cop juga un paper més important per mantenir els subministrament elèctric.

El problema és que l'energia eòlica es produeix majoritàriament al nord, mentre que la major part del consum, sobretot industrial, es troben al sud. Per tant, aquesta electricitat cal ser transportada mitjançant noves xarxes.

Per satisfer aquestes necessitats, el govern alemany ha posat en marxa més d'un centenar de nous projectes de línies elèctriques durant els darrers anys que abasten 12.000 km, segons dades oficials del ministeri d'Economia.

Sembla que la tendència continuarà, amb la nova coalició governant d'Alemanya dels socialdemòcrates, els verds i els demòcrates lliures amb l'objectiu que les renovables representin el 80 % de la combinació energètica el 2030.

Massa lent

Però les obres per la construcció de noves línies elèctriques sembla ser que han estat massa lentes a causa dels  procediments i de l'oposició a aquests projectes. Segons un estudi, la xarxa alemanya s'ha ampliat només 120 km en el 2021, un terç menys que en el 2020.

Segons un estudi de l'empresa de comparació de preus energètics Check24, la xarxa alemanya s'ampliarà només 120 quilòmetres el 2021, un terç menys que el 2020.

Si no es fa res per accelerar el procés, Alemanya podria faltar els seus objectius en termes de transició ecològica.


Per intentar solucionar el problema, Berlín va introduir noves normes que simplifiquen els tràmits burocràtics necessaris per a l'aprovació de línies elèctriques i limiten les possibilitats de que es facin recursos.

To i així, hi han denuncies que provoquen la suspensió temporal de la construcció de trams de la línia. De fet, un tribunal decidirà si es pot continuar amb la construcció tal com estava prevista o si ha de fer cessions a les demandes dels activistes que passen per un nou traçat o es soterri per protegir la biodiversitat de la regió. Aquestes solucions han estat descartades fins ara pel titular de la xarxa elèctrica ja que són considerades massa cares.

.

dimecres, 13 de juliol del 2022

Preveure el final de la vida operativa de les bateries.

Milions de persones arreu del món, no tenen accés a l'electricitat. Els sistemes de generació solar descentralitzats amb bateries, són clau per  resoldre l'accés a a l'electricitat a més que eviten emissions de carboni.

Actualment, encara hi han uns elevats costos per fer la inversió que cal sumar el poc manteniment que en algunes zones rural, fan de manera que quan hi ha alguna incidència amb les bateries, la seva substitució és difícil.

Per tant, és crucial saber quan hi ha probabilitat que fallin les bateries per planificar la logística  per la seva reparació i minimitzar així, el temps de la manca del subministrament d'energia elèctrica.  Un nou sistema basat en la modelització multiescala de la Faraday Intitution, fa prediccions que són un 15-20% més precises que altres que utilitzin en el mateix conjunt de dades. 

Aquest model, s'ha comprovat a Bboxx, que és una utility de nova generació orientada a proporcionar energia neta als països en desenvolupament  que vol proporcionar i compartir dades operatives reals D'aquesta manera, es pretén evitar la limitació d'anterior estudis sobre el modelatge del estat de les bateries.


Durant un període de 2 anys, es van recollir dades sobre la tensió, el corrent i la temperatura de més de 1000 bateries que estan operatives per Àfrica mitjançant Bboxx. Per fer-ho amb aquest mètode, no cal cap sensor ni cap altre requisits addicionals, cosa que permet que els sistemes d'energia es mantinguin contínuament en servei.

Aquesta proposta, es única per mostrar com el deep learning basat en la física, pot funcionar en les aplicacions amb bateries del món real. Per això, s'utilitzen avançades tècniques probabilístiques del deep learning per inferir la resistència interna de la bateria en funció del corrent, la temperatura, l'estat de càrrega i el temps, permetent el calibratge en condicions estàndard.

L'èxit, es deu a la combinació d'un model sobre la salut per a tota les bateries i un indicador del seu estat específic de la bateria que esdevé important per saber quan s'arriba al final de la vida útil de la bateria.

Aquestes tècniques proporcionen informació sobre els factors que provoquen l'envelliment de la bateria, com ara els llindars de la tensió i de la temperatura i també, sobre el mètode què és aplicable a qualsevol bateria que es pugui representar amb un senzill model de circuit elèctric.

Aquests resultats són d'interès per a un ampli públic que des del potencials operadors fins als clients de les bateries de manera que, poden ser d'ajut per accelerar la innovació en la comprensió del rendiment de la bateria, especialment si és possible  disposar de dades operatives.

S'espera que això sigui un recurs clau per a la comunitat i es comenci a dedicar recursos per analitzar les dades de camp per obtenir nous coneixements sobre el rendiment de la bateria.


Font: Universitat d'Oxford i la Faraday Institution.