Pembangkit listrik tenaga nuklir biasanya berjalan dengan kapasitas penuh atau tidak sama sekali. Namun pembangkit listrik memiliki kemampuan teknis untuk menyesuaikan dengan perubahan permintaan tenaga dan dengan demikian lebih baik mengakomodasi sumber energi terbarukan seperti tenaga angin atau matahari.
Para peneliti dari Departemen Energi Nasional (DOE) Argonne National Laboratory dan Institut Teknologi Massachusetts baru-baru ini mengeksplorasi manfaat dari melakukan hal itu. Jika pembangkit nuklir menghasilkan tenaga dengan cara yang lebih fleksibel, para peneliti mengatakan, pembngkit listrik dapat menurunkan biaya listrik bagi konsumen, memungkinkan penggunaan lebih banyak energi terbarukan, meningkatkan ekonomi energi nuklir dan membantu mengurangi emisi gas rumah kaca.
Tim ini mengeksplorasi kendala teknis pada operasi yang fleksibel pada pembangkit listrik tenaga nuklir dan memperkenalkan cara baru untuk memodelkan bagaimana tantangan tersebut mempengaruhi bagaimana sistem daya beroperasi. “Operasi tenaga nuklir yang fleksibel adalah ‘menang-menang-menang’, menurunkan biaya operasi sistem tenaga listrik, meningkatkan pendapatan bagi pemilik pabrik nuklir dan secara signifikan mengurangi pembatasan energi terbarukan,” tulis tim dalam artikel Energi Terapan yang dipublikasikan online pada 24 April.
Audun Botterud, seorang insinyur sistem energi utama di divisi Sistem Energi Argonne, bagaimanapun juga telah terdorong untuk pertama kalinya, “penelitian ini mengevaluasi dan menunjukkan nilai potensial dari operasi nuklir fleksibel dalam sistem daya realistis di Amerika Serikat yang ditantang oleh variabilitas tinggi dalam generasi energi terbarukan. “
Studi ini membantu untuk menghilangkan pandangan yang sudah lama bahwa pembangkit listrik tenaga nuklir harus beroperasi dalam mode “baseload”, menghasilkan daya pada kapasitas pengenal maksimum kapan pun mereka online. Pembangkit nuklir bahkan dapat merespon secara dinamis harga listrik per jam dan kebutuhan regulasi frekuensi detik-ke-detik, tim itu menemukan. Sistem daya yang mencakup energi terbarukan harus lebih fleksibel untuk menyeimbangkan pasokan dan permintaan setiap saat. Operator nuklir di Perancis, Jerman, dan negara-negara lain akrab dengan pendekatan ini, tetapi kurang begitu di Amerika Serikat.
Para peneliti mengembangkan representasi matematis dari kendala operasional yang disebabkan oleh fisika yang timbul dari dinamika reaktor nuklir dan siklus iradiasi bahan bakar dalam artikel Energi Terapan dan makalah pendamping, yang diterbitkan dalam Teknologi Nuklir. Tim interdisipliner kemudian menggabungkan pendekatan baru dengan model simulasi sistem daya untuk mengevaluasi biaya keseluruhan pembangkit listrik, harga pasar dan pendapatan yang dihasilkan untuk pembangkit listrik, dengan asumsi tingkat fleksibilitas nuklir yang berbeda.
“Pembangkit listrik tenaga nuklir diatur oleh seperangkat prinsip yang berbeda dibandingkan dengan generator lain, dan pendekatan kami memungkinkan representasi hubungan ini dalam analisis sistem tenaga dan pasar listrik,” kata Francesco Ganda, peneliti utama proyek dan prinsipal. insinyur nuklir di divisi Ilmu dan Teknik Nuklir Argonne.
Dengan menjadi fleksibel, operator pabrik dapat menurunkan biaya operasi keseluruhan dalam sistem tenaga listrik. Sebagai contoh, operator dapat menghasilkan lebih sedikit tenaga nuklir kapan pun energi terbarukan tersedia secara luas. Pabrik nuklir kemudian dapat mengeksploitasi kapasitas cadangan mereka untuk menjual “cadangan operasi” yang berharga, atau kemampuan untuk dengan cepat mengubah output daya untuk membantu operator jaringan menyeimbangkan pasokan dan permintaan ketika kejadian tak terduga terjadi, seperti kegagalan pembangkit listrik atau kesalahan dalam perkiraan permintaan.
Fleksibilitas ini dapat meningkatkan profitabilitas pembangkit nuklir dengan meningkatkan pendapatan dari pasar listrik dan mengurangi biaya operasi dan pemeliharaan variabel. Secara keseluruhan, fleksibilitas pembangkit nuklir juga dapat membantu mengintegrasikan lebih banyak sumber daya angin dan matahari dan mengurangi produksi energi berbahan bakar fosil dan emisi karbon dioksida terkait.
Jesse Jenkins, peneliti pascasarjana di MIT Energy Initiative, mencatat bagaimana pendekatan dan studi pemodelan para peneliti “memberi kita alat untuk mengeksplorasi lebih lanjut manfaat potensial dari operasi nuklir fleksibel untuk bekerja bersama-sama dengan bagian yang lebih besar dari sumber variabel pembangkit listrik terbarukan di jalur tersebut menuju pasokan listrik rendah karbon.”
