Análisis tecnoeconómico de un sistema de generación de energía con reactores nucleares tipo SMR en Colombia

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Universidad Francisco Jose de Caldas

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Resumen

In this study presents a techno-economic analysis of the design of a power generation system based on a 500 MWth High-Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) Small Modular Reactor (SMR), using the HTR-PM project in Shidaowan, China, as a reference. The proposed system operates with a Brayton-Rankine combined cycle, utilizing a helium gas turbine, achieving a thermal efficiency of 41 % and a second-law efficiency of 59 %, resulting in a net power output of 206.8 MWe. In addition to the technical analysis, an economic study was conducted based on cost estimates from the Idaho National Laboratory (INL), allowing the calculation of CAPEX, OPEX, and the Net Present Value (NPV) for Colombia. Inflation adjustment techniques and localization factors were applied, obtaining an inflation-adjusted Levelized Cost of Electricity (LCOE) of 278.687 (With inflation) USD/MW-h. These values were compared with the LCOE of alternative generation technologies in Non Interconnected Zones (ZNI), as reported by the UPME, demonstrating a competitive advantage over some of these technologies due to its capacity and high plant factor of 92.75 %.

Descripción

En el presente trabajo se presenta un análisis tecnoeconómico del diseño de un sistema de generación de potencia basado en un reactor modular pequeño (SMR) de tipo HTGR (Reactor de Gas de Alta Temperatura) de 500 MWth, tomando como referencia el proyecto HTR-PM ubicado en Shidaowan, China. El sistema propuesto opera con un ciclo combinado Brayton-Rankine, utilizando una turbina de gas de helio, con la cual se alcanza una eficiencia térmica del 41 % y una eficiencia de segunda ley del 59 %, logrando una potencia neta de 206.8 MWe. Además del análisis técnico, se realizó un estudio económico basado en las estimaciones de costos del Laboratorio Nacional de Idaho (INL), permitiendo calcular el CAPEX, el OPEX y el Valor Presente Neto (VPN) para Colombia. Para ello, se aplicaron técnicas de actualización por inflación y factores de localización, obteniendo un LCOE (con inflación) de 278.687 USD/MW-h. Estos valores fueron comparados con el LCOE de otras tecnologías alternativas de generación en las Zonas No Interconectadas (ZNI), proporcionado por la UPME, demostrando una ventaja competitiva frente a algunas de estas debido a su capacidad y alto factor de planta del 92.75 %.

Palabras clave

SMR, HTGR, Análisis Tecnoeconómico, Análisis Exergético, LCOE

Materias

Ingeniería Mecánica -- Tesis y disertaciones académicas , Generación de energía , Reactores nucleares

Citación