NuScale avanza en la desalinización y la producción de hidrógeno impulsadas por SMR con una estrategia integrada de reutilización de salmuera.
NuScale Power, desarrollador de tecnología de reactores modulares pequeños (SMR), ha presentado programas de investigación que podrían impulsar un sistema energético que integre su tecnología nuclear para producir agua desalinizada e hidrógeno, reutilizando al mismo tiempo los residuos de salmuera como materia prima industrial.
La investigación, desarrollada en colaboración con el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y presentada en la Conferencia Petroquímica Mundial de marzo de 2025 , explorará cómo el Módulo de Potencia de 77 MW (NPM) de NuScale podría impulsar múltiples procesos, incluida la desalinización por ósmosis inversa y un método de producción de hidrógeno no electrolítico basado en la conversión química de sales derivadas de salmuera.
“ Las predicciones a corto plazo sobre la escasez mundial de agua se han vuelto cada vez más alarmantes, a medida que el interés y los incentivos financieros para producir hidrógeno limpio siguen creciendo”, declaró el Dr. José Reyes , cofundador y director de tecnología de NuScale Power, en un comunicado el 18 de junio . “Hemos descubierto una solución beneficiosa para todos, orientada a abordar la escasez de agua, la remediación de salmueras y la producción de hidrógeno. Creemos que nuestra innovación revolucionaria puede afrontar los desafíos hídricos globales, a la vez que proporciona energía limpia y libre de carbono”.
Sistema de energía integrado de NuScale: atributos claveSegún un informe técnico de NuScale de febrero de 2025 , el sistema integrado se centra en el acoplamiento de uno o más NPM de 77 MWe con un conjunto de aplicaciones de hidrógeno, amoníaco, desalinización y procesos industriales en una configuración diseñada para proporcionar de manera flexible energía, vapor y energía térmica a usuarios finales ubicados en el mismo lugar.
El reactor de agua a presión (PWR) NPM de NuScale, de 250 MWth/77 MWe, se aloja en un recipiente de contención compacto, sumergido en una piscina subterránea compartida que proporciona refrigeración pasiva, protección y seguridad. El reactor utiliza circulación natural (sin bombas) para impulsar el flujo de refrigerante primario a través de generadores de vapor de serpentín helicoidal integrados y producir vapor sobrecalentado a aproximadamente 283 °C y 32,8 bar.
De igual importancia, el NPM está diseñado para una derivación completa de la turbina de vapor, ya sea al condensador o a un usuario final industrial, señala el informe. Si bien el sistema de conversión térmica del módulo utiliza el ciclo de conversión térmica Rankine para producir electricidad, en el circuito secundario de cada NPM, el agua de alimentación se bombea a dos colectores de agua de alimentación del generador de vapor, donde el refrigerante primario la calienta y hierve para producir vapor sobrecalentado. Cada NPM incluye dos líneas principales de vapor que se fusionan en una sola línea que alimenta un sistema dedicado de turbina-generador. Tras pasar por la turbina, el vapor se condensa y regresa a los generadores de vapor mediante una serie de calentadores de agua de alimentación. Sin embargo, el sistema también está diseñado con líneas de derivación y condensadores que permiten desviar toda la salida de vapor de la turbina cuando sea necesario.
El sistema admite la operación fuera de la red eléctrica, una distinción aprobada por la Comisión Reguladora Nuclear (NRC), señala NuScale, en referencia a la certificación de diseño otorgada en enero de 2023 para su NPM de 50 MWe , configurada como una planta de 12 módulos. Si bien está diseñado para el seguimiento dinámico de la carga mediante ajustes de las barras de control y la derivación de vapor, los condensadores refrigerados por aire de la NPM están dimensionados para acomodar el flujo de derivación completo y permitir un suministro térmico ininterrumpido incluso cuando la turbina está fuera de servicio. En condiciones de operación nominal a plena potencia, la NPM puede producir 8883 toneladas métricas de vapor al día (816 000 lbm de vapor por hora), señala el informe.
El informe también sugiere que NuScale ha dedicado varios años a explorar cómo su tecnología SMR puede contribuir a la producción de hidrógeno, centrándose principalmente en sistemas de electrólisis de vapor a alta temperatura (HTSE) y celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC) que aprovechan la salida térmica constante y de alta calidad del NPM. Más recientemente, NuScale ha ampliado su investigación a vías de producción de hidrógeno no electrolítico, incluyendo un novedoso método que convierte la salmuera de desalinización en formiato de sodio, un portador de hidrógeno estable que puede descomponerse térmicamente para liberar hidrógeno según la demanda.
Según las notas de la sesión de la Conferencia Mundial de Petroquímica de marzo, Luis Eduardo DePavia, Gerente de Innovación de NuScale Power, presentó una nueva investigación experimental centrada en el uso del formiato de sodio como portador de energía de hidrógeno, alimentado por la producción térmica del NPM. La sesión, en su conjunto, exploró la viabilidad y las ventajas de seguridad del uso del formiato de sodio, un sólido cristalino blanco no tóxico, no inflamable y de bajo costo, como medio estable de almacenamiento y transporte de hidrógeno. Si bien el formiato de sodio presenta una densidad energética volumétrica inferior a la de los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC) tradicionales, con aproximadamente un 4,4 % en peso de hidrógeno, la sesión destacó que el formiato de sodio ofrece ventajas en seguridad, manejo y economía del transporte.
La sesión se centró especialmente en dos vías para liberar hidrógeno a partir del formiato de sodio: la descomposición térmica y la descomposición hidrotérmica mediante vapor de proceso. También se hizo referencia a un proceso NuScale, con patente en trámite, que integra la desalinización de agua de mar, el tratamiento de salmuera y la captura directa de aire (DAC) para sintetizar formiato de sodio. Aunque se compartieron pocos detalles, el concepto implica la producción de sodio a partir de salmuera de desalinización y la captura de CO₂ del aire ambiente, que posteriormente se combinan químicamente para producir formiato de sodio. Los materiales de la conferencia describen este enfoque como un posible sistema de circuito cerrado para generar agua limpia e hidrógeno, aprovechando la producción térmica y eléctrica del SMR.
El miércoles, NuScale explicó la investigación, describiendo un "nuevo enfoque para el almacenamiento, transporte y producción de hidrógeno que utiliza la salmuera sobrante del proceso de desalinización como materia prima industrial". La compañía señaló que su investigación en PNNL se centró en Producción de hidrógeno a partir de una sal inerte extraída de subproductos de la desalinización del agua, segura y fácil de transportar. Según el comunicado, el método de descomposición química hidrotérmica de NuScale para la producción de hidrógeno no requiere electrólisis del agua, lo que reduce el consumo de energía y agua, a la vez que reduce los costos.
“Un solo [NPM] acoplado a un sistema de desalinización por ósmosis inversa de última generación podría producir aproximadamente 150 millones de galones de agua limpia al día sin generar dióxido de carbono”, afirmó. Configuraciones más grandes de 12 NPM “podrían proporcionar agua desalinizada a una ciudad de 2,3 millones de habitantes y, además, contar con energía excedente para abastecer de electricidad a 400.000 hogares”.
El miércoles, NuScale también anunció el desarrollo de un "simulador de sistema energético integrado" en su sede de Corvallis, Oregón. El modelo de hidrógeno, totalmente funcional, se integra en el simulador de la sala de control de NuScale, lo que permite a la empresa evaluar cómo se puede utilizar la electricidad y el vapor de un reactor de hidrógeno sólido (SMR) para producir hidrógeno mediante electrólisis de vapor a alta temperatura, almacenarlo y posteriormente convertirlo de nuevo en energía mediante pilas de combustible. "El simulador permite a la empresa evaluar y optimizar dinámicamente diferentes configuraciones para una amplia gama de aplicaciones industriales a escala comercial que requieren más de 200 toneladas métricas de hidrógeno al día", declaró la empresa.
Según el informe técnico de febrero de 2025, esta capacidad representa una primicia significativa para la industria nuclear. «NuScale ha desarrollado un simulador de hidrógeno totalmente funcional integrado en el simulador de la Sala de Control de NuScale», señala el informe. «El objetivo es demostrar la capacidad de proporcionar electricidad y vapor para la producción de hidrógeno, almacenar el hidrógeno producido (en un tanque virtual) y utilizarlo cuando sea necesario para su conversión a electricidad en una pila de combustible. Este es el primer simulador de hidrógeno integrado en un SMR nuclear. Permite a NuScale evaluar la integración y la dinámica de diferentes tipos de sistemas de producción de hidrógeno».
La compañía también manifestó sus esfuerzos activos para ampliar la implementación mediante alianzas industriales. «NuScale está interesada en colaborar con los usuarios finales de vapor, energía eléctrica e hidrógeno para evaluar y optimizar (es decir, la eficiencia energética y económica) los Sistemas Integrados de Energía (SIE) capaces de respaldar los objetivos de energía limpia del usuario final a escala comercial», afirma el documento.
“NuScale continúa evaluando una amplia gama de métodos de producción de hidrógeno alimentados por SMR”, declaró Reyes el miércoles. “Nuestro equipo de operaciones, en colaboración con GSE Solutions y Fuel Cell Energy, desarrolló e integró un modelo de electrólisis de óxido sólido para la producción de hidrógeno y un modelo de pila de combustible para la producción de energía en nuestro simulador de sala de control principal”, añadió.
— Sonal Patel es editora senior de POWER ( @sonalcpatel , @POWERmagazine ).
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