2026-04-05T10:47:21Zhttps://recercat.cat/oai/request

oai:recercat.cat:2117/4200662025-07-22T18:08:07Zcom_2072_1033col_2072_452951

Flexible Heat and Electricity production with a Generation IV nuclear reactor Tikhomirov, Aleksandr Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Energia nuclear::Centrals nuclears Nuclear power plants Nuclear energy. Very high temperature reactor generaration IV small modular reactor flexible energy generation Centrals nuclears Energia nuclear El problema de la transició de l'estat actual del sector energètic amb ús intensiu de plantes de combustibles fòssils a la producció d'energia amb baixes emissions de carboni és un dels principals desafiaments per al sistema energètic mundial. La producció futura denergia dependrà principalment de lenergia eòlica i solar i de les fonts hidràuliques. Tot i això, aquestes fonts d'energia són variables per naturalesa, cosa que significa que el sistema d'energia també ha d'incloure plantes amb un alt nivell de flexibilitat per poder reaccionar ràpidament als dèficits d'energia a la xarxa. Una de les tecnologies que produeix energia sense emissions de CO2 són les centrals nuclears. En aquest treball analitzem l'ús de petits reactors modulars avançats (SMR) de Generació IV amb alta flexibilitat per contribuir a resoldre el problema de la producció d'energia durant períodes de transició i posteriors. A la tesi s'estudien dues configuracions diferents de plantes elèctriques que utilitzen com a font principal SMR de molt alta temperatura i el seu rendiment en escenaris realistes de demanda energètica futura. Es consideren diferents enfocaments per augmentar el rendiment de la planta i adaptabilitat a la demanda delectricitat. A més, s'introdueixen i s'analitzen indicadors d'adaptabilitat de les plantes a un escenari de demanda d'energia donat. Els resultats obtinguts permeten concloure que les centrals elèctriques basades en SMR d'alta temperatura estudiades en aquest treball proporcionen una solució satisfactòria del problema de la producció d'energia flexible necessària per aconseguir l'objectiu de zero emissions. El problema de la transición del actual estado del sector energético con uso intensivo de plantas de combustibles fósiles a la producción de energía con bajas emisiones de carbono es uno de los principales desafíos para el sistema energético mundial. La producción futura de energía dependerá principalmente de la energía eólica y solar y de las fuentes hidráulicas. Sin embargo, estas fuentes de energía son variables por naturaleza, lo que significa que el sistema de energía también debe incluir plantas con un alto nivel de flexibilidad para poder reaccionar rápidamente a los déficits de energía en la red. Una de las tecnologías que produce energía sin emisiones de CO2 son las centrales nucleares. En el presente trabajo analizamos el uso de pequeños reactores modulares avanzados (SMR) de Generación IV con alta flexibilidad para contribuir a resolver el problema de la producción de energía durante períodos de transición y posteriores. En la tesis se estudian dos configuraciones diferentes de plantas eléctricas que utilizan como fuente principal SMR de muy alta temperatura y su rendimiento en escenarios realistas de demanda energética futura. Se consideran diferentes enfoques para aumentar el rendimiento de la planta y la adaptabilidad a la demanda de electricidad. Además, se introducen y analizan indicadores de adaptabilidad de las plantas a un escenario de demanda de energía dado. Los resultados obtenidos permiten concluir que las centrales eléctricas basadas en SMR de alta temperatura estudiadas en este trabajo proporcionan una solución satisfactoria del problema de la producción de energía flexible necesaria para lograr el objetivo de cero emisiones.   The problem of the transition from the current state of the energy sector with intensive use of fossil fuel plants to low-carbon energy production is one of the main challenges for the world energy system. Future energy production will mainly rely on wind and solar energy and hydraulic sources. However, these sources of energy are variable by nature, meaning that the energy system must also include plants with a high level of flexibility to be able to react quickly to power deficits in the grid. One of the technologies that produces energy without CO2 emissions is nuclear plants. In the present work we analyze the use of advanced small modular reactors (SMRs) of Generation IV with high flexibility to contribute in solving the problem of energy production during transition and further periods. In the thesis two different configurations of electric plants that use as a main source very high temperature SMR and their performance in realistic future energy demand scenarios are studied. Different approaches to increase the plant performance and adaptability to the electricity demand are considered. Also, indicators of plant adaptability to a given energy demand scenario are introduced and analyzed. The obtained results allow to conclude that power plants based on high temperature SMRs studied in this work provide a satisfactory solution of the problem of flexible energy production necessary to achieve the zero-emission goal. 2024-06-28 Bachelor thesis http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Open Access Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International Universitat Politècnica de Catalunya