Uranium reserve, nuclear fuel cycle delusion, CO2 emission from the sea, and electricity supply: reflections after the fuel meltdown of Fukushima nuclear power units

The Great Tohoku-Kanto earthquake and resulting tsunami has brought considerable attention to the issue of the construction of new power plants. We argue in this paper, nuclear power is not a sustainable solution to energy problems. First, we explore the stock of uranium-235 and the different schemes developed by the nuclear power industry to exploit this resource. Second, we show that these methods, fast breeder and MOX fuel reactors, are not feasible. Third, we show that the argument that nuclear energy can be used to reduce CO2 emissions is false: the emissions from the increased water evaporation from nuclear power generation must be accounted for. In the case of Japan, water from nuclear power plants is drained into the surrounding sea, raising the water temperature which has an adverse affect on the immediate ecosystem, as well as increasing CO2 emissions from increased water evaporation from the sea. Next, a short exercise is used to show that nuclear power is not even needed to meet consumer demand in Japan. Such an exercise should be performed for any country considering the construction of additional nuclear power plants. Lastly, the paper is concluded with a discussion of the implications of our findings.

Stochastic optimal bid to electricity markets with environmental risk constraints

There are many factors that influence the day-ahead market bidding strategies of a generation company (GenCo) in the current energy market framework. Environmental policy issues have become more and more important for fossil-fuelled power plants and they have to be considered in their management, giving rise to emission limitations. This work allows to investigate the influence of both the allowances and emission reduction plan, and the incorporation of the derivatives medium-term commitments in the optimal generation bidding strategy to the day-ahead electricity market. Two different technologies have been considered: the coal thermal units, high-emission technology, and the combined cycle gas turbine units, low-emission technology. The Iberian Electricity Market and the Spanish National Emissions and Allocation Plans are the framework to deal with the environmental issues in the day-ahead market bidding strategies. To address emission limitations, some of the standard risk management methodologies developed for financial markets, such as Value-at-Risk (VaR) and Conditional Value-at-Risk (CVaR), have been extended. This study offers to electricity generation utilities a mathematical model to determinate the individual optimal generation bid to the wholesale electricity market, for each one of their generation units that maximizes the long-run profits of the utility abiding by the Iberian Electricity Market rules, the environmental restrictions set by the EU Emission Trading Scheme, as well as the restrictions set by the Spanish National Emissions Reduction Plan. The economic implications for a GenCo of including the environmental restrictions of these National Plans are analyzed and the most remarkable results will be presented.

The problem of the competitiveness of nuclear energy: a biophysical explanation

In this study I try to explain the systemic problem of the low economic competitiveness of nuclear energy for the production of electricity by carrying out a biophysical analysis of its production process. Given the fact that neither econometric approaches nor onedimensional methods of energy analyses are effective, I introduce the concept of biophysical explanation as a quantitative analysis capable of handling the inherent ambiguity associated with the concept of energy. In particular, the quantities of energy, considered as relevant for the assessment, can only be measured and aggregated after having agreed on a pre-analytical definition of a grammar characterizing a given set of finite transformations. Using this grammar it becomes possible to provide a biophysical explanation for the low economic competitiveness of nuclear energy in the production of electricity. When comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. Since the cost of production of fossil energy provides the base line of economic competitiveness of electricity, the (lack of) economic competitiveness of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. In particular, the analysis focuses on fossil-fuel requirements and labor requirements for those phases that both nuclear plants and fossil energy plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. By adopting this approach, it becomes possible to explain the systemic low economic competitiveness of nuclear energy in the production of electricity, because of: (i) its dependence on oil, limiting its possible role as a carbon-free alternative; (ii) the choices made in relation to its fuel cycle, especially whether it includes reprocessing operations or not; (iii) the unavoidable uncertainty in the definition of the characteristics of its process; (iv) its large inertia (lack of flexibility) due to issues of time scale; and (v) its low power level.

Biophysical requirements of power-supply systems: nuclear energy and fossil energy

The report presents a grammar capable of analyzing the process of production of electricity in modular elements for different power-supply systems, defined using semantic and formal categories. In this way it becomes possible to individuate similarities and differences in the process of production of electricity, and then measure and compare “apples” with “apples” and “oranges” with “oranges”. For instance, when comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. As a matter of facts, the performance of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. By adopting this approach, it becomes possible to compare the performance of the two power-supply systems by comparing their relative biophysical requirements for the phases that both nuclear energy power plants and fossil energy power plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. This report presents the evaluation of the biophysical requirements for the two powersupply systems: nuclear energy and fossil energy. In particular, the report focuses on the following requirements: (i) electricity; (ii) fossil-fuels, (iii) labor; and (iv) materials.

Localització de les zones òptimes del litoral català per la instal•lació d’un parc eòlic marí

Anàlisi territorial del litoral català mitjançant una sèrie de variables tractades amb sistemes d’informació geogràfica (recurs eòlic, perfil batimètric, zones incloses en Xarxa Natura 2000, subestacions elèctriques vora la costa) per tal de localitzar les zones òptimes d’implantació d’un parc eòlic marí

Projecte d'una central d'energia elèctrica de 400 kW mitjançant concentradors solars i una turbina de vapor

L’objecte del projecte és dissenyar una central productora d’energia elèctrica a través d’una turbina de vapor i un generador acoblat a aquesta, mitjançant concentradors d’energia solar cilindro-parabòlics. Aquests concentradors captaran la radiació directa del sol per concentrar-la al focus de la paràbola, on s’hi col·locarà un receptor per l’interior del qual hi passarà un fluid que s’escalfarà gràcies a aquests raigs concentrats. En el projecte s’ha dissenyat la instal·lació i estudiat la radiació disponible a la zona, s’ha realitzat un estudi de la viabilitat de la instal·lació necessària i del cost econòmic d’una central d’energia termoelèctrica fictícia a la zona de Tarragona

Obtenció d'un model de predicció de les afectacions dels parcs eòlics sobre els serveis de televisió

L'objectiu principal del projecte és l'obtenció d'un model que faci possible la predicció de les afectacionsdels parcs eòlics sobre els serveis de televisió tant analògica com digital. Perquè això sigui possible elpresent projecte pretén assolir els punts següents: 1. Estudi de les diferents fonts d'interferència que poden ocasionar els aerogeneradors, principalmentsobre els elements encarregats de la difusió del senyal de televisió. Aquest estudi es centraen l'anàlisi i detecció dels problemes en recepció de televisió analògica i digital. 2. Desenvolupament d'una metodologia que faci possible la predicció de les afectacions dels parcseòlics sobre els serveis de televisió analògica i digital i l'estudi de la seva viabilitat mitjançantmesures sobre el terreny on es té coneixement d'afectacions provocades per parcs eòlics. 3. Estudi tecno-econòmic dels costos aproximats d'implantació de les diferents solucions per reduirles afectacions i comparació econòmica entre la implantació de solucions prèvies i posteriors a laconstrucció del parc.

Nova central elèctrica de transformació de l'aeroport de Girona-Costa Brava

Amb vista a una ampliació de l’aeroport Girona-Costa Brava, per poder donar un servei de qualitat a tots els passatgers, es decideix fer una nova central elèctrica de transformació. L’edifici de la central elèctrica ja està projectat, i l’objecte d’aquest projecte és dissenyar la instal·lació elèctrica de mitja tensió des de l’escomesa de la xarxa general fins les línies de sortida de mitja i baixa tensió

Efecte de la recurrència dels incendis sobre la vegetació i el sòl a les zons de bosc del Macizo Central Ourensano

En els últims 30 anys, el número d’incendis patits a Galicia han augmentat de manera important. En el Massís Central Ourensano l’home ha utilitzat el foc com a eina de gestió forestal per tal de permetre pasturar al bestiar i per tal de recuperar terres per a pastos i culius. Aquesta pràctica ha generat grans extensions de matollar sec europeu on hi hauria d’haver formacions boscoses. Partim de la necessitat de recuperar zones de bosc i ecosistema original i per això mesurem el comportament de les diferents espècies que trobem al matollar y al bosc en aquestes altituds davant la pertorbació que suposen els incendis recurrents. Per realitzar això s’ha mostrejat la vegetació de zones cremades en moments diferents o repetides vegades, mesurant superfície i alçades així com nombre d’individus de cada espècie. També s’han analitzat perfils del sòl per tal de conèixer amb més detall les característiques de cada zona. S’ha observat mitjançant el mostreig com per a la recuperació del matollar el factor determinant és el temps, encara que no trobem un sòl de bona qualitat i profund, en una mitjana de 8 anys trobem un matollar ben desenvolupat amb una bona diversitat d’espècies i grau de cobertura. En canvi, per tal d’arribar a un estat de la successió vegetal on trobem un bosc és necessari que existeixin comunitats arbòries a prop per tal de que arribin individus al matollar desenvolupat. Cal aleshores treballar en l’educació de la població i en la cerca d’alternatives a la gestió forestal vigent, donant èmfasi en la valoració econòmica dels ecosistemes en bon estat i facilitant que aquest bon estat proporcioni beneficis a la població local. Per això cal generar una infraestructura per atraure un turisme rural respectuós amb el medi al mateix temps que es duen altres iniciatives com la implantació de centrals de biomassa als pobles que puguin proporcionar calefacció o aigua calenta. Generant llocs de feina i estalvis a la població d’una zona on l’economia encara es basa potencialment en la ramaderia. Al mateix temps l’esforç monetari dedicat a les plantacions ha de dedicar-se a generar espais al territori amb espècies autòctones com el roure en aquells matollars que presentin condicions adients per a recuperar el bosc.

Procés de patrimonialització cultural de la central nuclear de Lemoiz (Bizkaia)

El propòsit central d’aquest treball és el de plantejar un procés d’activació del patrimoni cultural i històric, concretament el de la Central Nuclear de Lemoiz (Biscaia). Si la central fos declarada patrimoni industrial i històric es podria establir un punt de partida per a la resolució d’una situació complexa a nivell social, polític, urbanístic i medi-ambiental com és l’existència de la central nuclear

Is lumpy investment really irrelevant for the business cycle?

New-Keynesian (NK) models can only account for the dynamic effects of monetary policy shocks if it is assumed that aggregate capital accumulation is much smoother than it would be the case under frictionless firm-level investment, as discussed in Woodford (2003, Ch. 5). We find that lumpy investment, when combined with price stickiness and market power of firms,can rationalize this assumption. Our main result is in stark contrast with the conclusions obtained by Thomas (2002) in the context of a real business cycle (RBC) model. We use our model to explain the economic mechanism behind this difference in the predictions of RBC and NK theory.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Measurement with Some Theory: a New Approach to Evaluate Business Cycle Models

We propose a method to evaluate cyclical models which does not require knowledge of the DGP and the exact empirical specification of the aggregate decision rules. We derive robust restrictions in a class of models; use some to identify structural shocks and others to evaluate the model or contrast sub-models. The approach has good size and excellent power properties, even in small samples. We show how to examine the validity of a class of models, sort out the relevance of certain frictions, evaluate the importance of an added feature, and indirectly estimate structural parameters.