Modellen er utviklet av forskere ved University of Central Florida (UCF). Ideen er å lagre deler av varmen fra reaktoren når etterspørselen etter strøm er lav, og bruke den lagrede varmen til ekstra kraftproduksjon når etterspørselen øker.

På denne måten kan selve reaktoren fortsette å operere jevnt, mens systemet for strømproduksjon justerer effekten. Forskerne mener dette kan gjøre det lettere for kjernekraftverk å fungere sammen med sol- og vindkraft, som varierer med både værforhold og tid på døgnet.

Skal møte et mer skiftende kraftbehov

Tradisjonelle kjernekraftverk er vanligvis laget for kontinuerlig strømproduksjon. Det kan være krevende å tilpasse effekten raskt når etterspørselen endrer seg, fordi slike endringer påvirker reaktordriften.

Behovet for mer fleksibilitet kan bli tydeligere når andelen fornybar energi i kraftproduksjonen øker. Solkraften når vanligvis toppen rundt middagstid og faller mot kvelden, mens kraftbehovet kan endre seg på andre tidspunkter.

«Kjernekraften må være fleksibel, samtidig som kjernereaktorene opererer jevnt, fordi etterspørselen i nettet endrer seg gjennom dagen. Dette er særlig tydelig i nett med en stor andel solenergi – solproduksjonen når vanligvis toppen rundt middagstid og synker mot kvelden», skrev doktorgradsstudent Augusto Delavalds Markess, som er tilknyttet studien.

Varmeenergilagring kan skille produksjonen av varme fra produksjonen av elektrisitet. I stedet for at all varmen fra reaktoren umiddelbart sendes videre til kraftproduksjonen, kan en del lagres i perioder med lav etterspørsel. Den kan senere brukes til å produsere mer strøm når behovet er større.

Ser på smeltesaltreaktorer og kraftpriser

Studien undersøker smeltesaltreaktorer, en avansert type kjernereaktor som bruker smeltede salter i driften. Forskerne vurderte hvordan slike reaktorer kan integreres med et system for lagring av varmeenergi for å gjøre strømproduksjonen mer fleksibel.

Analysen ser også på hvordan markedsforhold kan påvirke driften av et kjernekraftverk med varmelagring. Strømprisene varierer gjennom dagen etter hvor stor etterspørselen er, og hvor mye produksjon som er tilgjengelig. Prisene kan falle når produksjonen fra fornybare energikilder er høy, og stige når etterspørselen øker eller produksjonen fra fornybare kilder synker.

Ved å lagre varme i perioder med lavere priser og hente den ut når strømmen er mer verdifull, kan kjernekraftverk i teorien øke inntektene fra strømproduksjonen. Forskerne brukte termodynamisk modellering for å undersøke systemets drift, og økonomisk optimalisering for å vurdere hvordan det reagerer på skiftende markedsforhold.

Analysen brukte også en såkalt rullerende horisont. Det innebærer at driftsbeslutninger vurderes fortløpende i påfølgende tidsperioder, i stedet for at det fastsettes én uforanderlig plan for hele driftsperioden.

Foreløpig ikke testet i et kraftverk

Dette er foreløpig en modelleringsstudie. Forskergruppen har ikke demonstrert det integrerte systemet i et kjernekraftverk som er i drift.

Universitetets kunngjøring oppgir heller ingen konkrete tall for mulig økning i effektivitet, ekstra inntekter eller kostnadene ved å installere et system for lagring av varmeenergi.

Det trengs derfor flere tekniske og økonomiske vurderinger for å avgjøre om tilnærmingen er kommersielt gjennomførbar. Studien er publisert i Journal of Energy Resources Technology, Part A: Sustainable and Renewable Energy.