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3- Costo specifico dovuto al combustibile
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Il contributo del costo dovuto al combustibile è ricavabile dalla seguente espressione:
Csc = fc/(H*Es)
Dove:
fc è il prezzo specifico del combustibile in euro/kg.
H è l’efficienza di conversione dell’energia contenuta nel combustibile in elettricità.
Es è l’energia specifica contenuta nel combustibile espressa in kWh/kg.
a) Centrali termoelettriche
Considerando l’olio minerale come combustibile per la centrale e con il prezzo attuale del
petrolio a 70 $/barile, si ha che fc = 0.510 $/kg, cioè 0.425 euro/kg. L’efficienza attuale delle
centrali termoelettriche si può considerare pari a H = 0.39 e l’energia specifica Es = 11.63 kWh/kg.
In definitiva pertanto si ha che il contributo al costo del kWh dovuto all’olio combustibile è:
Csc = fc/(H*Es) = 0.094 euro/kWh
b) Centrali elettronucleari
Il costo specifico dell’uranio minerale, che era stato stabile intorno agli 80 $/kg per molti
anni, dopo i recenti rincari, si trova oggi intorno ai 40-45 $ alla libbra, cioè circa 100 $/kg. Pertanto,
se fosse possibile bruciare l’uranio come qualsiasi altro combustibile, potremo assumere fc = 100
$/kg, cioè 83 euro/kg. Sappiamo però che ciò non è possibile, perché l’uranio naturale deve essere
arricchito nel tenore del suo isotopo fissile almeno fino al 3-5% per poter essere bruciato nel
reattore. Quindi il combustibile nucleare non è l’uranio naturale, ma quello arricchito. Il processo di
arricchimento prevede la trasformazione del minerale in un composto gassoso, esafluoruro di
uranio, UF6, da cui con processi, o di diffusione gassosa selettiva, o con ultracentrifugazione, si
ottiene l’arricchimento. L’esafluoruro di uranio arricchito viene infine trasformato in un composto
solido, l’ossido di uranio arricchito, che finalmente può essere utilizzato in pellets come
combustibile nel reattore. E’ evidente che tutto questo processo è molto costoso e pertanto il costo
del combustibile finale sarà molto più alto di quello dell’uranio naturale di partenza. Sempre
facendo riferimento allo studio di Massimo Ippolito, il costo finale dell’uranio arricchito si aggira
intorno a 2005 $/kg, cioè1671 euro/kg. Pertanto assumeremo questo dato come valore per fc.
L’efficienza di trasformazione dell’energia termica sviluppata nel contenitore primario del
reattore in energia elettrica finale risulta un po’ più bassa di quella delle centrali termoelettriche a
causa della necessaria presenza di uno scambiatore di calore tra circuito termico primario e quello
secondario. In genere, perciò, si considera il dato sperimentale per l’efficienza come H = 0.33
(contro 0.39 delle centrali termoelettriche).
Se l’uranio arricchito potesse essere bruciato tale e quale, come si brucia il petrolio, la sua
energia specifica potrebbe essere ricavata dalla costante empirica degli ingegneri nucleari, che
stabilisce il fatto che l’energia termica ottenibile da 1 kg di uranio arricchito al 3-5% mentre è in
corso la reazione a catena è pari a 30 MW per le 24 ore giornaliere (Loizzo P., 1994). Ciò
equivarrebbe, per i fini del processo di trasformazione termoelettrico, a considerare l’uranio come
se fosse un combustibile avente altissima energia specifica termica dal valore Es = 720 MWh/kg,
cioè 720000 kWh/kg. Pertanto, se applichiamo questo dato alla nostra formula precedente,
otteniamo il valore del contributo al costo del kWh dovuto al combustibile nucleare come:
Csc = 1671/(0.33*720000) = 0.007 euro/kWh
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Tale valore appare trascurabile rispetto agli altri costi ed è proprio da qui che è nata la
famosa leggenda messa in giro negli anni ’50 del costo “tanto basso da non potersi calcolare”. Si
può anche vedere che per quanto possa aumentare il prezzo dell’uranio sopra al valore attuale di 83
euro/kg, il contributo al costo del kWh rimarrà ancora trascurabile per un grande intervallo perché
quello che determina il costo finale sono le lavorazioni successive. Ma allora perché il nucleare non
è stato più considerato competitivo dopo il 1978 senza i sussidi militari?
Purtroppo le aggiunte di costo non si fermano al processo di arricchimento e all’ossido di
uranio. Infatti, l’uranio arricchito non può essere inserito nel reattore tale e quale come si fa col
petrolio nel bruciatore. Occorre ancora procedere ad una serie di lavorazioni meccaniche raffinate
con materiali molto costosi incapsulando l’uranio in una struttura sigillata e inossidabile fino ad
arrivare ai veri “elementi di combustibile”. Sono questi che devono essere considerati il
“combustibile” del reattore e, pertanto, è il loro costo, rapportato alla quantità di uranio contenuta,
che va posto nella formula precedente. Con mio rammarico, però, non posso andare oltre in questa
stima perché il costo degli elementi di combustibile non mi è noto. Tuttavia, possiamo aggirare
l’ostacolo attingendo direttamente il valore di Csc dalla scomposizione del costo del kWh in costi
fissi e costi variabili come è pubblicato nel rapporto già citato dell’IEA. Il valore nel 2004 era:
Csc = 0.011 euro/kWh
Come si può notare, questo valore (non aggiornato con gli attuali prezzi del petrolio), pur
essendo notevolmente più basso di quello dell’olio minerale, risulta tuttavia ben superiore al costo
sopra calcolato. Per quanto si è visto sopra, tale voce di costo dovrebbe risentire degli aumenti del
petrolio soltanto per l’incidenza sul costo dei materiali e del lavoro per l’arricchimento e per gli
elementi di combustibile, ma molto poco per gli aumenti del prezzo dell’uranio naturale.