Baraonda energetica, VII: il nucleare, quarta parte

Quarta parte sull’analisi dell’energia nucleare, incentrata sui costi del nucleare civile.

Quanto costa costruire una centrale nucleare?
In termini assoluti, a parità di potenza reale prodotta, costa parecchio rispetto ad impianti a carbone o a gas, intorno rispettivamente al 50-200% in più. Rispetto ad impianti eolici e solari, invece, nettamente meno. In uno studio del Massachussets Institute of Technology (MIT) del 2003, il costo “sulla carta” di una centrale nucleare viene stimato in circa duemila dollari al kW di potenza installata. Pareggiando il valore del dollaro con l’euro (in maniera generosa, visto che oggi la divisa europea vale il 50% più di quella americana), ciò significa che una centrale nucleare da 1 GW di potenza nominale di tipo “classico” PWR/BWR, o magari qualche sua evoluzione come l’EPR, costa nominalmente due miliardi di euro: valore circa doppio di quello di una centrale a carbone, e circa triplo di quello di una centrale a gas a ciclo combinato.

Tra le centrali di produzione “massiccia”, si tratta certamente della spesa più ingente. La stima del MIT non è l’unica (alcune altre riportano 1200-1500 euro al kW installato) ma rende l’idea delle cifre in gioco. Questo fa capire che la costruzione delle centrali nucleari sia possibile solo grazie all’azione di grandi banche o dello Stato, il che si traduce in un’ulteriore incremento delle spese dovute agli interessi annuali. La cosa si fa più onerosa se si considera che i tempi di costruzione delle centrali nucleari non sono brevissimi: se sulla carta i tempi di costruzione dovrebbero essere sui quattro anni (con costruttori come l’americana Westinghouse che dichiarano 36 mesi per il completamento di una centrale), è possibile che ci possano essere dei ritardi che facciano slittare il momento in cui la centrale produrrà effettivamente elettricità, e che aumentino gli interessi sul prestito iniziale. Il già citato reattore finlandese di Olkiluoto-3, pur avendo la “scusante” di essere il primo reattore di tipo EPR al mondo, è in costruzione dalla primavera del 2005 ma per problemi varî non entrerà in produzione prima del 2010, quando la compagnia francese Areva aveva previsto inizialmente la piena operatività alla fine del 2008. C’è da ricordare, tuttavia, che alcuni recenti reattori costruiti in Cina, con uno stretto controllo sui tempi e sul budget, sono stati completati secondo la tabella di marcia.

Stimando un tasso d’interesse del 5% annuo, e tempi di costruzione di circa sei anni, l’investimento totale per un reattore da 1 GW può essere stimato in circa 2.68 miliardi di euro. Per i reattori di tipo CANDU i costi lievitano ulteriormente, soprattutto a causa dell’uso di acqua pesante pura al 99.75%, ma sono generalmente compensati da altri vantaggi, tra cui una maggiore efficienza complessiva e l’assenza della necessità di impianti di arricchimento dell’uranio. L’evoluzione ACR-1000, reattore di III generazione, fissa come obiettivo un costo di 1000 dollari al kW installato.

Non è finita. A questi costi, valevoli con diversi parametri anche per centrali termoelettriche o idroelettriche, si devono aggiungere anche quelli specifici di smantellamento (il tecnico termine inglese è decommissioning), cioè di quei costi necessari per la messa in sicurezza dei reattori nucleari dopo che hanno esaurito il loro ciclo vitale. Questa pratica è fondamentale perché i reattori risultano contaminati dopo un utilizzo lungo decenni. Uno studio del 2003 dell’Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OCSE) stima, sempre per un reattore da 1 GW, costi di smantellamento di 200-500 milioni di dollari per il tipo PWR, 300-550 per un BWR e 270-430 per un reattore CANDU. Il costo dello smantellamento può anche non essere compreso nell’investimento iniziale ma ricaricato preventivamente sul costo del kilowattora prodotto.

In soldoni, quanto ci costerebbe l’energia prodotta da una centrale nucleare?
Ai costi di costruzione della centrale, vanno aggiunti quelli per le operazioni e la manutenzione (abbreviato generalmente O&M) dell’impianto, quelli per il suo smantellamento, e quelli per il combustibile. Il già citato studio del MIT è autorevole ma pecca in difetto per alcuni fattori: in primis, la vita media di un reattore nucleare si può stimare in 40 anni, ma con progetti recenti potrebbe arrivare anche a 60; come secondo punto, stima un costo per l’O&M di 1.5 centesimi di dollaro al kWh prodotto, affermando che 1.3 centesimi sono un limite minimo per il caso americano, mentre invece è addirittura superiore alla media del 2007 di 1.29 centesimi al kWh, riferito a tutta l’industria nucleare civile americana, e già nel 2003 tale valore era di 1.4 c$/kWh (si noti come, naturalmente, i costi di O&M per le centrali nucleari siano sensibilmente più alti rispetto a quelli di altri tipi di centrali); ed in terzo luogo, stima come caso migliore un’efficienza dell’impianto (cioè, come rapporto tra energia effettivamente prodotta e quella che nominalmente potrebbe produrre) dell’85%, quando le centrali nucleari statunitensi sono ben oltre tale valore, arrivando al 91.8% di efficienza, e niente vieta di raggiungere efficienze maggiori con i reattori più moderni. Il reattore coreano Wolsong-4, di tipo CANDU, ha un’efficienza del 97.2%. In sostanza, lo studio del MIT sembra che miri a scoraggiare il nucleare, al fine però di adottare un più massiccio uso di gas e carbone, con il quale il nucleare è paragonato.

Stimando dunque, in un caso plausibilmente ingeneroso, un’efficienza dell’impianto del 90% ed una vita di 40 anni, si ha che il reattore nella sua vita produrrà circa 315.6 miliardi di kWh di energia elettrica, su ognuno dei quali il costo della costruzione della centrale peserà per circa 1.9 centesimi di euro. Ipotizzando un (generoso, secondo i dati OCSE) costo di smantellamento di 600 milioni di euro, ci si devono aggiungere circa 0.19 centesimi di euro. Per i costi di operazioni e manutenzione, si può considerare la media americana di 1.3 centesimi al kWh, e paragonarla ancora una volta con gli euro. Inoltre, c’è da considerare il consumo del combustibile nucleare: a differenza di altri impianti, quali il carbone ed il gas, tale voce è solo marginale nella produzione di energia elettrica, e si riporta un valore di 0.47 centesimi al kWh per l’industria nucleare americana del 2007 (di 69 reattori PWR e 35 BWR), comprendenti i costi di estrazione ed arricchimento dell’uranio e la costituzione del fondo per lo stoccaggio dei rifiuti. In totale, dunque, un kilowattora di energia elettrica prodotto da una centrale nucleare costa circa 3.85 centesimi di euro. Si noti che un utente privato italiano paga un kWh di elettricità circa 19 centesimi, un valore quasi 5 volte superiore.

C’è da aggiungere che alcuni parametri di costo possono essere assai variabili. Nel conto, si sono considerati i riferimenti dell’industria nucleare americana, efficiente e con tanta esperienza alle spalle, per cui i costi di O&M e del combustibile potrebbero anche raddoppiare in un ipotetico caso italiano. D’altra parte, si può ipotizzare una vita della centrale più lunga; conti più affidabili sul capitale iniziale (che non viene stanziato tutto all’inizio); efficienze migliori dei nuovi impianti e così via. C’è da dire che, nonostante queste variabili, il nucleare rimane comunque una fonte energetica economicamente competitiva: ricordando ancora lo studio del MIT, esso riporta come valori più ottimistici rispettivamente 4.4 e 3.8 centesimi al kWh per impianti a carbone e a gas a ciclo combinato. La convenienza dell’energia nucleare può anche dipendere dalla presenza o meno della carbon tax, che viene applicata alle centrali a carbone, petrolio o gas ma non a quelle nucleari.

A titolo di confronto, i soli costi di costruzioni della centrale solare termodinamica spagnola di Andasol-1, calcolati su un tempo di 40 anni, incidono su ogni kWh prodotto dalla centrale per ben 11.4 centesimi di euro al kilowattora; il costo un turbogeneratore eolico da 2 MW di potenza nominale e dal costo di 3.5 milioni di euro, operante per 30 anni con un’efficienza del 25%, inciderebbe per 5.2 centesimi al kWh, ancora una volta senza contare i costi di O&M (di cui mancano dati abbastanza affidabili).

Come funzionano i reattori nucleari autofertilizzanti?
L’uranio-238 non è un materiale fissile, cioè non subisce una fissione nucleare tramite bombardamento di neutroni. Tuttavia, è un materiale fertile, cioè può essere trasformato in materiale fissile. Questo avviene tramite il bombardamento con neutroni veloci (cioè neutroni con energia cinetica di almeno 1 MeV, megaelettronvolt), che trasmutano l’238U in 239Pu (plutonio-239) in circa un paio di giorni, e tale materiale è infine fissile. Il concetto di reattore autofertilizzante (breeder, in inglese) sta proprio nel principio secondo cui esso genera il materiale fissile di cui ha bisogno. Addirittura, i reattori autofertilizzanti ad uranio-plutonio (come vengono detti) possono produrre più combustibile di quanto ne consumino!

I principali ostacoli alla costruzione di reattori autofertilizzanti risiedono nel fatto che l’utilizzo di neutroni veloci implica un uso particolare di materiali e di sistemi di raffreddamento, che rendono la centrale economicamente meno conveniente di quelle tradizionali a fissione, ed il costo praticamente nullo del combustibile viene superato dagli aumentati costi di esercizio. In futuro, però, le cose potrebbero cambiare.

Quelli descritti sono i cosiddetti fast breeder, cioè reattori autofertilizzanti a neutroni veloci. Esiste, come già accennato, un ciclo autofertilizzante che però coinvolge il torio-232, fertile, che viene tramutato in appositi reattori (come il CANDU) in uranio-233, che è un isotopo fissile. I vantaggi di questa reazione sono notevoli, a partire dal fatto che si usano neutroni termici e non veloci, e che le scorie radioattive così prodotte diventano meno radioattive dell’uranio naturale già dopo circa un secolo dalla loro produzione.

Possiamo coprire tutto il nostro fabbisogno di energia elettrica con le centrali nucleari?
No. La questione è semplice: una centrale nucleare non è un dispositivo capace di accendersi e spegnersi all’istante, né è capace di variare in tempi brevi la potenza prodotta. Ci sono tempistiche dell’ordine di uno o due giorni. Dunque, si può dire che una centrale nucleare debba sempre andare al massimo del suo regime, tranne nei giorni di manutenzione e rifornimento. Il fatto è, però, che il consumo di energia elettrica (in Italia, ma similmente anche in qualsiasi altro Paese del mondo) non è costante ma varia durante il giorno, dai circa 50 GW del dì sino ai 28 GW nelle ore notturne. Se si producessero più di 28 GW di energia elettrica dal nucleare, ci sarebbe della potenza in più che non utilizzeremmo, e che potremmo vendere all’estero solo se in quantità non eccessive.

Dunque, verosimilmente, si può produrre sino al 50-55% del proprio fabbisogno elettrico senza causare problemi di sovrabbondanza e lasciando spazio di “manovra” per ulteriori pianificazioni energetiche, ma oltre non è forse conveniente spingersi. Il caso della Francia, che produce elettricità dal nucleare per il 78% del proprio fabbisogno, è piuttosto al limite: è noto che i Transalpini sono grandi esportatori di elettricità, verso l’Italia in particolar modo, ma è ben difficile che potranno estendere tale percentuale.

In Italia non siamo capaci di gestire neppure i rifiuti solidi urbani, figuriaci quelli radioattivi! Non possiamo permetterci il nucleare.
Sono affermazioni che fanno del disfattismo la propria base, ma che non hanno argomentazioni serie a proprio supporto. L’Italia è in grado di produrre personale tecnico per centrali nucleari di prim’ordine, e l’ENEL sta acquisendo esperienza nella costruzione di reattori nucleari. Del resto, il nostro Paese è già stato una potenza dell’industria nucleare civile, e nulla vieta che possa ridiventrarlo.

Con questo concludo la serie di articoli riguardanti il nucleare. Una serie corposa, e che tuttavia omette ancora una notevole quantità di dettagli ampiamente divulgabili senza scendere troppo nel tecnico. Ma è ormai tempo di passare ad altre fonti.

Precedenti articoli sulla questione energetica:

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Published in: on martedì, 19 agosto 2008 at 0.02  Comments (12)  
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