Ítem
Acceso Abierto
Prefactibilidad de implementación de un pequeño reactor modular para generación de energía eléctrica en un campo petrolero
Título de la revista
Autores
Llanes Rincón, Hermes Orlando
Pérez Forero, Alison Yanith
Fecha
2025-04-30
Directores
Galeano González, David Andrés
Pardo González, Ángela Patricia
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad del Rosario
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Resumen
Se realizó un estudio de prefactibilidad para la implementación de un pequeño reactor modular (SMR) por sus siglas en inglés, para generación continua, limpia y de alta disponibilidad de energía eléctrica en las operaciones de producción de un campo petrolero, donde la mitad de su energía proviene de combustibles fósiles, con el objetivo de descarbonizar la matriz energética y lograr la reducción de emisiones de CO2. El estudio incluyó: • Revisión de la regulación nuclear existente en el país e identificación de los requerimientos de regulación y normativas requeridas por el Organismo International de Energía Atómica (OIEA). • Desarrollo de un estudio de prefactibilidad que evalúe la implementación del SMR con la infraestructura existente del campo petrolero, revisando la compatibilidad técnica y la posibilidad de reemplazar una fuente de energía fósil por otra con menores emisiones de CO2. • Demostrar que el reactor tiene una operación segura en las condiciones reales del campo petrolero y ante diferentes modos de falla se garantice un apagado rápido y seguro del reactor. En los resultados se muestra que el reactor seleccionado es el módulo VOYGR® de Nuscale, de 77 MWe, considerando los 6 parámetros de la NEA/OCDE y la sustitución de combustible fósil del campo petrolero, como los casos planteados en la industria petrolera de Canadá. En este caso, se estimó una reducción de emisiones de 194 mil TON CO2e/año, con beneficios económicos anuales estimados en MUSD$62,6, que apalancan la inversión con un tiempo de recuperación menor a 5 años, lo que confirma los beneficios de la tecnología vistos en el marco teórico. Para sustentar la estimación del tiempo de recuperación inferior a cinco años, se realizó un análisis de sensibilidad considerando variaciones en el precio del MWh (entre 52 y 120 USD/MWh), tasa de descuento (5%-10%) y factores de planta (85%-95%). Bajo el escenario base (LCOE de 65 USD/MWh, tasa de descuento del 7% y factor de planta del 93%), el retorno de la inversión es de 4.7 años. En un escenario adverso (precio bajo y 85% de disponibilidad), el tiempo de retorno se extiende a 7.2 años. Esto confirma que, incluso en condiciones conservadoras, la inversión es financieramente atractiva para sustitución de generación fósil en campos petroleros. Todo lo anterior permitió concluir que la respuesta del reactor ante eventos transitorios en un campo petrolero presenta un apagado rápido y seguro, brindando una energía continua y de bajas emisiones sin tener variabilidad en los precios de energía eléctrica, ni en la continuidad del servicio por fenómenos climáticos como el del Niño. Esto permitiría configurar una matriz eléctrica diversificada y resiliente ante desafíos climáticos y de suministro de combustibles fósiles.
Abstract
A pre-feasibility study was carried out for the implementation of a small modular reactor (SMR) for continuous, clean and highly available generation of electricity in the production operations of an oil field, where half of its energy comes from fossil fuels, with the aim of decarbonizing the energy matrix and reducing CO2 emissions. The study included: • Review of the country's existing nuclear regulations and identification of the regulatory requirements and standards required by the International Atomic Energy Agency (IAEA). • Development of a pre-feasibility study that evaluates the implementation of the SMR with the existing oil field infrastructure, reviewing the technical compatibility and the possibility of replacing one fossil energy source with another with lower CO2 emissions. • Demonstrate that the reactor has a safe operation in the real conditions of the oil field and in case of different failure modes a fast and safe shutdown of the reactor is guaranteed. The results show that the selected reactor is the VOYGR® module of Nuscale, of 77 MWe, considering the 6 parameters of the NEA/OECD and the substitution of fossil fuel of the oil field, as the cases raised in the Canadian oil industry. In this case, an emission reduction of 194 thousand TON CO2e/year was estimated, with annual economic benefits estimated at MUSD$62.6, which leverages the investment with a payback time of less than 5 years, confirming the benefits of the technology seen in the theoretical framework. To support the estimated payback time of less than five years, a sensitivity analysis was performed considering variations in the MWh price (between 52 and 120 USD/MWh), discount rate (5%-10%) and plant factors (85%-95%). Under the base scenario (LCOE of 65 USD/MWh, discount rate of 7% and plant factor of 93%), the return on investment is 4.7 years. Under an adverse scenario (low price and 85% availability), the payback time extends to 7.2 years. This confirms that, even under conservative conditions, the investment is financially attractive for replacing fossil generation in oil fields. All the above allowed concluding that the response of the reactor to transitory events in an oil field presents a fast and safe shutdown, providing continuous and low-emission energy without having variability in the prices of electric energy, nor in the continuity of service due to climatic phenomena such as El Niño. This would make it possible to configure a diversified and resilient electricity matrix in the face of climate and fossil fuel supply challenges.
Palabras clave
Reactor nuclear , SMR , Fision , Campo petrolero , Prefactibilidad
Keywords
SMR , Small Modular Reactor , Prefeasibility , Oil field
