Quando si parla di energia nucleare, il tema dei costi è tra i più largamente dibattuti. C'è chi sostiene che sia eccessivamente costoso e chi, d'altra parte, afferma il contrario. Ma dove sta la verità? La risposta è molto più complesso di quanto potremmo pensare e, per questo motivo, è necessario andare per gradi. Pronti? Vamos!
Costo “overnight”
Gli impianti nucleari, in generale, sono tecnologicamente più complessi rispetto alle altre tecnologie per la produzione di energia, e vengono inoltre dotati di sistemi di sicurezza estremamente ridondanti. Questo fa sì che il costo di costruzione “overnight” dell’impianto sia superiore rispetto a quello di altre tecnologie, a parità di potenza installata. E cosa vuol dire "costo overnight"?
Con costo “overnight” si intende il costo di costruzione puro, cioè privato di tutte quelle componenti legate ai tassi di interesse, come se la costruzione avvenisse nell’arco di una sola notte. Il costo overnight solitamente si misura in $/kW, quindi dipende dalla potenza installata e non dall’energia prodotta, e andando a vedere la situazione mondiale si vede che i valori variano moltissimo tra oriente (2000 $/kW in Russia, Cina e Corea) e occidente (4000 $/kW o addirittura 6000 $/kW).
Tassi di interesse
Al costo overnight vanno poi aggiunti i tassi di interesse: gli impianti nucleari hanno dei tempi di costruzione che partono da 4-5 anni, ma che in alcuni casi sono arrivati addirittura a 17 anni (la media mondiale è 7 anni), dunque chi investe nella costruzione impiegherà parecchio a rientrare dei soldi spesi, e questo viene compensato con dei tassi di interesse generalmente abbastanza alti. Questo può essere in parte evitato con interventi pubblici, ad esempio con prestiti pubblici a tasso di inflazione o con garanzie sul prezzo di acquisto futuro dell’energia prodotta dall’impianto. Per impianti recenti di nuova costruzione, gli interessi sul costo iniziale possono influire per oltre il 50% sul prezzo del kWh prodotto. In generale, per quanto riguarda i costi capitali (costo overnight + interessi) il nucleare è senza dubbio la tecnologia più costosa per produrre energia.
Costi vivi
La situazione cambia drasticamente se si vanno a guardare i costi per mandare avanti l’impianto una volta che è stato ultimato: in questa lista troviamo i costi di operatività e manutenzione (genericamente indicati con la sigla O&M), il costo della materia prima (l’Uranio), i fondi per la gestione dei rifiuti radioattivi e l’accantonamento dei fondi per lo smantellamento dell’impianto a fine vita.
O&M e materia prima
Dal punto di vista dell’operatività e della manutenzione, una centrale nucleare è leggermente più costosa di un impianto a gas o a carbone di pari potenza – richiede una quantità maggiore di personale specializzato – ma per quanto riguarda la materia prima il nucleare è decisamente in vantaggio: un reattore moderno da 1,2-1,6 GW di potenza viene infatti caricato con circa 100 tonnellate di Uranio a basso grado di arricchimento (3-5%), che vengono completamente sostituite ogni 4 anni (in realtà i cambi di combustibile avvengono una volta ogni 18 mesi, ma solo parte delle barre viene sostituita), il che equivale ad un consumo medio di 25 tonnellate di Uranio all’anno; una centrale a carbone di pari potenza richiede all’incirca 2,5 milioni di tonnellate all’anno.
Una centrale nucleare richiede dunque centomila volte meno materia prima di una centrale fossile; certo, 1 kg di Uranio costa più di 1 kg di carbone, e i processi di arricchimento e fabbricazione del combustibile nucleare sono più costosi rispetto alla raffinazione dei combustibili fossili (ma questi costi vengono abbattuti dall’economia di scala), ma questo non basta a compensare l’enorme vantaggio dato dalla densità energetica dell’Uranio.
Il prezzo dell’energia nucleare è dunque sostanzialmente indipendente da quello della materia prima, che incide sul costo del kWh per meno del 10% (di cui la metà sono costi di arricchimento e processamento, e solo il 5% è effettivamente il costo del minerale di Uranio): questo fa sì che il prezzo dell’energia nucleare sia molto meno soggetto a oscillazioni dovute al mercato della materia prima e soprattutto fa sì che, una volta costruito l’impianto e ammortizzati i costi iniziali, l’energia nucleare diventi incredibilmente economica.
Fondi per scorie e decommissioning
Le ultime due componenti dei costi vivi sono i fondi per la gestione delle scorie e l’accantonamento dei fondi per il decommissioning. Queste sono due componenti uniche dell’energia nucleare, dal momento che a nessun’altra fonte di energia è richiesto di internalizzare le proprie esternalità: in altre parole, chi produce energia fossile non deve preoccuparsi di gestire la CO2 o le sostanze inquinanti che immette in atmosfera (solo adesso con i crediti europei per le emissioni si sta iniziando a lavorare in questo senso, ma il danno è compensato solo parzialmente) e chi produce energia rinnovabile non deve mettere da parte i soldi per smaltire i pannelli fotovoltaici esausti o per riciclare i magneti delle turbine eoliche.
Per fortuna il fatto che una centrale nucleare utilizzi poco combustibile fa anche sì che le scorie che produce siano relativamente poche, e pertanto il costo di gestione delle stesse non supera il 5-6% (spesso anche meno) del costo del kWh nucleare; inoltre l’operatività molto lunga di una centrale nucleare (40-80 anni per quelle di seconda generazione, 60-100 anni per quelle di terza) fa sì che i fondi per il decommissioning possano essere accantonati con molta calma a piccole dosi (1-2% del costo del kWh) e investiti in fondi a basso rischio, in modo da accumulare interessi per un periodo di tempo molto lungo.
Quindi, quanto conviene in termini economici il nucleare?
Secondo un’analisi della IEA (International Energy Association, un organo dell’OCSE – Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico) del 2020, la convenienza iniziale del nucleare dipende fortemente dai tassi di interesse, ma guardando le operazioni a lungo termine il nucleare diventa la fonte più conveniente di tutte.
Costi dell’energia vs. prezzo dell’energia
Fino ad ora abbiamo parlato del costo di generazione dell’energia. Questo però non coincide col prezzo dell’energia elettrica: il prezzo viene determinato dalle borse elettriche attraverso dei complessi meccanismi di aste.
L’asta per il mercato dell’energia si tiene ogni giorno per il giorno successivo: i produttori di energia sostanzialmente dicono quanta energia sono in grado di immettere in rete e a che prezzo, i consumatori (che sono le grandi industrie e i retailer che aggregano la domanda dei privati) danno le loro previsioni sulla domanda e il prezzo di mercato dell’energia viene fissato dove si incontrano le curve di domanda e offerta, e quindi finisce ad essere quasi sempre determinato dall’offerta delle centrali a gas, che sono premiate da questo meccanismo.
Le centrali nucleari, infatti, avendo costi capitali elevati e costi vivi bassi, sono incentivate a tenere i reattori sempre a massima potenza (immaginate una connessione flat vs. una connessione a consumo: se la tariffa è fissa, il prezzo per scaricare 1 GB di dati è tanto più basso quanto più scarico), mentre una centrale a gas (immaginatela come una connessione a consumo: pago poco-niente all’inizio, ma ogni GB di dati mi costa) può permettersi di viaggiare a potenza ridotta nelle ore di bassa domanda per poi aumentare quando c’è necessità; anche le rinnovabili non sono in grado di competere efficacemente, perché producono solo in determinate fasce orarie e non possono regolare la loro produzione.
Per limitare il dominio del gas, spesso i produttori di energia nucleare stipulano dei contratti anticipati per la vendita a prezzo fisso di una parte dell’energia che producono; lo stesso succede con le rinnovabili, la cui produzione però è intermittente e questo fa sì che spesso il prezzo concordato per l’energia rinnovabile (feed-in tariff) sia più alto di quello del mercato in quel momento (quando il solare e l’eolico producono al massimo c’è molta offerta e quindi il prezzo scende: le ore dove domina il gas sono quelle serali).
Le altre voci della bolletta
Il prezzo del kWh, a sua volta, è solo una parte della bolletta elettrica: ai consumi vanno infatti aggiunti i costi fissi. Questi includono i costi per il mantenimento e l’adeguamento della rete elettrica, gli oneri per lo smantellamento degli ex-impianti nucleari (questo solo in Italia, perché li abbiamo chiusi in anticipo e quindi non abbiamo accantonato i fondi necessari durante l’operatività) e gli incentivi alle energie rinnovabili. Quest’ultima è di gran lunga la componente più pesante dei costi fissi: in paesi come Germania e Danimarca, che hanno investito moltissimo in energia rinnovabile negli ultimi due decenni, gli incentivi alle rinnovabili arrivano a costituire la metà della bolletta elettrica (ricordiamo che Germania e Danimarca hanno le bollette più care al mondo). Le rinnovabili inoltre richiedono costi maggiori per l’adeguamento e il potenziamento della rete, dal momento che comportano una produzione più distribuita e decentralizzata, oltre che intermittente, e questo a sua volta implica continue variazioni del carico di rete.
Cosa possiamo dire a conclusione di questa analisi? Innanzitutto l’energia nucleare non è più costosa di altre, semplicemente ha i costi distribuiti in maniera diversa; in secondo luogo, il mercato dell’energia e i meccanismi di determinazione dei prezzi sono così complessi, e questo fa sì che frasi come “il nucleare è troppo costoso” o “il nucleare è incredibimlente conveniente” siano generalmente poco consistenti.
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