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May 18, 2023

Faz sentido fabricar hidrogênio para resfriamento na usina nuclear de Nine Mile Point, em Nova York

Publicado em fevereiro, a usina nuclear de Nine Mile Point, no interior do estado de Nova

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Em fevereiro, a usina nuclear de Nine Mile Point, no norte do estado de Nova York, começou a produzir seu próprio hidrogênio. Normalmente, esse seria o ponto em que eu faria as contas e explicaria por que essa é uma péssima ideia, mas, nesse caso, eles acertaram.

Então, o que eles estão fazendo e por quê?

Os reatores Nine Mile Point operados pela Constellation Energy são reatores de água fervente (BWR), não os reatores de água pressurizada (PWR) mais comuns na frota dos EUA. Há um muito antigo, menor, que produziu 644 MW, que foi colocado em operação em 1969 e está programado para descomissionamento em 2029. Depois, há um maior, 1.375 MW, que entrou em operação em 1988 e está programado para descomissionamento em 2046. Isso vai faça com que tenham cerca de 60 anos quando se aposentarem, que é o máximo que você deseja para operar um reator nuclear. Curiosamente, há na verdade uma usina nuclear de 813 MW de propriedade e operação completamente diferente no mesmo local que está mancando junto com subsídios e afins depois de ter sido resgatada da morte fiscal alguns anos atrás.

Os reatores de Nine Mile Point usam hidrogênio como refrigerante em seu processo, cerca de 560 kg por dia. Isso pode ser verdade para todos os BWRs, ou não. Também pode ser verdade para PWRs. Não estou perto o suficiente da tecnologia para saber. Independentemente disso, é verdade para os dois reatores em questão.

Sem dúvida, era hidrogênio cinza feito de gás natural, com cerca de 10 kg CO2e do vazamento de metano a montante e da reforma a vapor do processo de gás natural. Ele estava sendo transportado, sem dúvida, em tanques muito grandes, pressurizados e pesados ​​a provavelmente US$ 11 por quilo.

Isso representa cerca de US$ 6.200 por dia para hidrogênio fornecido, ou cerca de US$ 2,3 milhões por ano. As emissões anuais de CO2e estavam na faixa de 2.000 toneladas métricas, o que é suficiente para se preocupar.

Em algum momento, a Constellation e o Departamento de Energia se reuniram e disseram: vamos fazer algo a respeito. O DOE contribuiu com US$ 5,8 milhões, a Constellation investiu outros US$ 8,7 para completar o custo de US$ 14,5 milhões e montou um eletrolisador relativamente pequeno no local. Ele consome 1,25 MW ou cerca de 0,06% da geração diária de eletricidade de 2 GW da instalação quando os dois reatores estão funcionando. Isso é melhor entendido como outro consumo de energia auxiliar na instalação, como operar as bombas, o equipamento de monitoramento, o equipamento de gerenciamento de eletricidade e similares. É um consumo adicional muito pequeno da eletricidade produzida. Todas as usinas de energia têm consumo de energia auxiliar, embora as usinas de energia térmica tenham muito maiores que as eólicas ou solares por razões óbvias. Isso está por trás do uso do medidor de eletricidade gerada localmente, portanto, está no custo básico de produção.

Os custos operacionais e de manutenção dos reatores nucleares americanos, o custo de geração, são de cerca de US$ 38 por MWh. O eletrolisador de 1,25 MW consome cerca de 30 MWh por dia, então os custos estão na faixa de $ 1.200 com água por dia, ou cerca de $ 2,15 por kg, ignorando a depreciação do custo de capital. Os preços da eletricidade no atacado no estado de Nova York têm saltado em torno de US$ 40 por MWh, então eles estão abrindo mão de talvez US$ 60 em receita por dia, um erro de arredondamento.

Produzir seu próprio hidrogênio com sua própria eletricidade economiza cerca de US$ 5.000 por dia ou US$ 1,8 milhão por ano, e abre mão de cerca de US$ 60 em receita por dia, ou US$ 22 mil por ano. Isso significa que é um retorno de cerca de oito anos sobre o investimento de $ 14,5 milhões, o que não é nada para se escrever, mas a concessão gratuita e clara do DOE reduz isso para 4,5 anos.

Isso significa que depois de 2028, o hidrogênio está apenas evitando custos e aumentando ligeiramente a lucratividade. $ 1,8 milhão a mais no kitty todos os anos é uma boa notícia, embora o reator menor esteja sendo desativado no próximo ano, então a demanda de hidrogênio provavelmente cairá em um terço por dia. Essa eletricidade de baixo carbono produzida com hidrogênio também evita cerca de 2.000 toneladas de CO2e por ano, o que também é uma boa vitória.

Este é um bom caso de uso de hidrogênio nuclear. Faz sentido produzir hidrogênio no ponto de demanda usando eletricidade de baixo carbono, em vez de transportar hidrogênio com alto teor de carbono. Este é um bom exemplo da economia do hidrogênio do futuro, ou seja, substituindo o hidrogênio cinza e preto usado em processos industriais por hidrogênio eletrolisado no ponto de demanda com eletrolisadores de escala apropriada usando eletricidade firme de baixo carbono.