L'energia nucleare è il futuro dei combustibili alternativi?

Con la necessità sempre pressante di trovare fonti di carburante alternative e sostenibili, la corsa per trovare le migliori è sicuramente iniziata. Sono innumerevoli i fattori che determinano quali potrebbero diventare le migliori opzioni man mano che l'umanità avanza verso il futuro.

L'energia totale prodotta, i costi, la sicurezza, la sostenibilità e la capacità di espandere rapidamente l'infrastruttura utilizzata per produrre e distribuire l'energia sono tutti fattori fortemente ponderati. È dimostrabile che l'energia nucleare soddisfa molte di queste esigenze.

Il grande pubblico è quasi certamente consapevole del solare e dell'eolico come fonti di combustibili alternative. Attraversando vari stati o paesi si potrà senza dubbio ammirare quelle che sembrano essere distese infinite di parchi eolici o solari.

Il gas naturale è stato utilizzato per molto tempo e ha un discreto ritorno sul valore, ma il gas naturale è un altro combustibile fossile, risorsa di tipo non rinnovabile che potrebbe non essere sostenibile nel futuro a lungo termine.

Le centrali geotermiche utilizzate per sfruttare la sua produzione di energia potrebbero un giorno competere con il nucleare. Tuttavia, le difficoltà attuali includono la necessità che gli impianti geotermici si trovino vicino a placche tettoniche, la potenziale causa di terremoti durante la perforazione e la necessità generale di sfruttare fonti di energia verde.

Eppure, sapevi che le centrali nucleari hanno prodotto 805 miliardi di chilowattora di elettricità nel 2017? Questo è sufficiente per alimentare 73 milioni di case. Senza emissioni. Il fatto è che il nucleare si è già dimostrato utile e migliora continuamente.

Il nucleare viene già utilizzato come valida fonte di energia

Tutti abbiamo alcune cose che ci vengono in mente quando sentiamo la frase «nucleare». Probabilmente non sono nemmeno tutte cose positive. Alcuni possono essere piuttosto spaventosi o scoraggianti. Tuttavia, la produzione di energia nucleare ha un'immensa capacità di fornire energia più pulita, efficiente e sostenibile per il nostro pianeta. La utilizziamo già da decenni, che sia stata al centro dell'attenzione o meno.

L'energia nucleare genera energia attraverso la fissione. La fissione è il processo di scissione degli atomi di uranio per produrre energia.

L'energia nucleare, nonostante alcune connotazioni negative, è diventata estremamente sicura man mano che è stata ulteriormente sviluppata. Il fabbisogno di manutenzione e rifornimento di carburante rimane basso, quindi rimane efficiente in termini di produzione di energia per il denaro investito. Inoltre fornisce già il 50% dell'energia senza emissioni in America.

I progressi tecnologici consentiranno al nucleare di cambiare funzioni e fonti di combustibile prima o poi. Si tratterà di un enorme progresso, poiché il fattore di capacità per l'energia nucleare è già in cima alla lista delle fonti di combustibili alternative; quindi questa promettente tecnologia è destinata a migliorare.

Ci sono molte ragioni per cui l'energia nucleare viene già utilizzata su così vasta scala e continueremo a essere investita per continuare a fornire il suo contributo.

In apparenza, le energie rinnovabili come l'eolico e il solare possono sembrare la risposta facile. Il nucleare può sembrare spaventoso e pericoloso. Tuttavia, se suddiviso in numeri, fatti ed eventi importanti, il nucleare risulta abbastanza pulito.

L'energia nucleare ha il miglior fattore di capacità di qualsiasi fonte di combustibile

Il fattore di capacità è definito come il rapporto tra l'effettiva produzione di energia elettrica in un determinato periodo di tempo e la massima produzione di energia elettrica possibile in quel periodo.

In altre parole, il fattore di capacità misura l'efficienza di una fonte di energia. Siamo in grado di determinare la quantità di energia prodotta da qualsiasi fonte di combustibile quando funziona al massimo delle prestazioni in condizioni ideali.

Pertanto, misurando la produzione effettiva di quella fonte di energia, possiamo dire quanto sia efficiente in termini di fattore di capacità. Misura la frequenza con cui quella fonte di combustibile sta sfruttando il suo potenziale.

Come mostrato nel grafico precedente della US Energy Information Administration, i dati raccolti nell'arco di due anni, l'energia nucleare ha sovraperformato ogni altra fonte di combustibile di una frana.

Nel corso di ogni anno ci sono momenti in cui il nucleare ha raggiunto un fattore di capacità vicino al 100%, il che significa che la produzione di energia è stata persa pochissima e le centrali nucleari funzionavano molto vicino al loro pieno potenziale.

Il nucleare raramente è sceso al di sotto del fattore di capacità dell'80%, mentre nessun'altra fonte di combustibile ha mai toccato il fattore di capacità dell'80%. La geotermia, come indicato in precedenza, è sempre stata la più vicina in termini di fattore di capacità ed entrambe hanno superato di gran lunga ogni altra fonte di combustibile.

Sebbene l'energia solare ed eolica sia rinnovabile al 100%, oltre a non avere quasi emissioni e un costo di esercizio molto basso, la loro capacità produttiva rimane bassa a causa della dipendenza da fattori ambientali e meteorologici. Se il sole non splende o il vento non soffia, sono quasi inutili.

Anche in anni molto più recenti, la classifica del fattore di capacità è rimasta invariata, poiché la tecnologia nucleare continua a migliorare.

Il nucleare continua a sovraperformare tutto. La geotermia è la più vicina, eppure si riduce ancora di quasi il 20% del fattore di capacità.

Il grafico sopra mostra che l'energia solare produce energia alla sua massima capacità potenziale solo per 1/4 della giornata. Ciò ha perfettamente senso, considerando che il sole è tramontato per metà della giornata e che anche le ore in cui il sole sorge o tramonta non consentiranno ai pannelli solari di funzionare alla massima capacità.

L'energia nucleare ha un ingombro ridotto e un'enorme produzione di energia

Lo spazio occupato da un reattore nucleare è relativamente piccolo, rispetto allo spazio operativo richiesto da altre fonti di combustibili alternative. Inoltre, si è già lavorato molto per rendere i reattori ancora più piccoli.

Secondo il Nuclear Energy Institute (NEI), un singolo impianto nucleare da 1.000 megawatt negli Stati Uniti ha bisogno di poco più di 1 miglio quadrato per funzionare. Ciò include l'impianto stesso e il terreno circostante per garantire la sicurezza.

Il NEI afferma inoltre che i parchi eolici richiederebbero una superficie terrestre 360 volte maggiore per funzionare. Ciò equivale a 430 turbine eoliche. Inoltre, un impianto solare fotovoltaico richiede 75 volte più spazio. Sono più di 3 milioni di pannelli solari.

Le emissioni e i sottoprodotti di energia nucleare sono pressoché nulli

La ridotta impronta territoriale delle centrali nucleari è solo una dimensione della loro vantaggiosa potenza di produzione. Il NEI ha anche misurato il numero di gas a effetto serra che hanno evitato di entrare nell'atmosfera terrestre grazie all'energia nucleare.

Poiché le centrali nucleari producono vapore solo come sottoprodotto, non ci sono anidride carbonica o altre emissioni nocive. Tra il 1995 e il 2016, solo gli Stati Uniti hanno evitato 14.000 milioni di tonnellate di emissioni di anidride carbonica dovute all'uso di centrali nucleari.

Ciò equivale a rimuovere 3 miliardi di auto dalla strada nell'arco di soli due decenni. Questi numeri sono difficili da immaginare, considerando che oggi ci sono solo circa 287 milioni di auto sulle strade degli Stati Uniti.

Oltre a mantenere migliaia di tonnellate di inquinanti atmosferici nocivi fuori dalla nostra atmosfera, anche i rifiuti fisici derivanti dall'energia nucleare sono minimi.

Ci sono molti vantaggi innegabili dell'energia nucleare. Senza dubbio, uno dei motivi principali è aiutare l'umanità a liberarsi dalla dipendenza dai combustibili fossili e dalle dannose ripercussioni che ne derivano.

Le centrali nucleari sono affidabili e costantemente migliorate

Pensare alle centrali nucleari può farti pensare che abbiano bisogno di un lavoro costante e di molta manodopera per mantenersi al sicuro. Sebbene la sicurezza sia presa molto sul serio e gli impianti non vengano mai trascurati, in realtà richiedono meno manutenzione rispetto a molte altre opzioni.

Le centrali nucleari sono progettate per funzionare per periodi di tempo molto più lunghi prima di aver bisogno di rifornimento. Le centrali possono in genere funzionare per 1,5 o 2 anni con un carico di carburante prima di dover essere rifornite di carburante. Vale la pena notare che il processo di rifornimento richiede in genere circa 30 giorni, a causa della natura della fonte di carburante e delle misure di sicurezza. Può essere fatto in appena 16 giorni.

Sebbene il reattore sia completamente spento, non produce energia. Tuttavia, in genere esistono abbinamenti di fonti di alimentazione che possono aiutare a mantenere la produzione di energia durante uno spegnimento.

In effetti, fonti come l'eolico e il solare sono in genere abbinate a una fonte di energia robusta come l'energia nucleare. Ricorda che spesso funzionano con fattori di capacità inferiori, come il 25%, poiché sono limitate dalla mancanza regolare di combustibili come il vento e il sole.

Anche le centrali nucleari vengono costantemente migliorate. Si dice che i piccoli reattori modulari o SMR arriveranno entro il prossimo decennio.

Queste opzioni di centrali nucleari più piccole sono flessibili in termini di ubicazione, dimensioni e numero. Possono essere installate in luoghi in cui attualmente non è possibile costruire reattori di grandi dimensioni. Man mano che il fabbisogno energetico aumenta, se ne può aggiungere altro.

Non solo i reattori cambieranno all'esterno, ma si prevede che i lavori per cambiare il funzionamento interno saranno avviati entro il 2030. I nuclei dei reattori con diversi sistemi di raffreddamento sono progettati per utilizzare meno carburante e produrre meno rifiuti e potenzialmente risolvere i problemi che attualmente utilizzano combustibili fossili per farlo.

Potenzialmente la più grande evoluzione all'orizzonte per l'energia nucleare è il passaggio dall'uso della fissione nucleare all'uso della fusione nucleare. La fusione è essenzialmente il processo opposto: comprimere nuclei atomici leggeri sotto una pressione intensa per catturare l'energia rilasciata nel processo.

Il più grande vantaggio è la potenziale fonte di carburante e l'allontanamento dall'uranio radioattivo. Il deuterio, un isotopo dell'idrogeno, può essere estratto a buon mercato dall'acqua di mare. La quantità di deuterio in un litro di acqua di mare può teoricamente produrre tanta energia quanto 300 litri di petrolio.

C'è abbastanza deuterio nei nostri oceani per soddisfare il fabbisogno energetico umano per milioni di anni.