El anuncio de que los científicos de un laboratorio de California lograron una ganancia neta de energía a partir de una reacción de fusión provocó un gran debate sobre lo que significa para la industria de generación de energía.
El avance en el sitio de fusión nuclear más grande del mundo, la Instalación Nacional de Ignición (NIF, por sus siglas en inglés) en el laboratorio Lawrence Livermore, que ocurrió el 5 de diciembre y fue anunciado públicamente por la Secretaria de Energía Jennifer Granholm el 13 de diciembre, generó entusiasmo por la fusión world. -comunidad de investigadores. Mostró que el aprovechamiento de la energía que alimenta al sol podría usarse para proporcionar potencialmente energía limpia casi ilimitada en la Tierra.
Los expertos en energía nuclear se maravillaron con el logro. Según los investigadores, el NIF utilizó su conjunto de 192 láseres para entregar 2,05 megajulios de energía en un cilindro de oro del tamaño de un guisante. El cilindro contenía una bolita congelada de dos isótopos de hidrógeno: deuterio y tritio. El pulso de energía hizo que la cápsula colapsara, lo que creó temperaturas extremadamente altas (piense en armas termonucleares y estrellas). Los isótopos de hidrógeno se fusionaron en helio, que liberó más energía y desencadenó una cascada de reacciones de fusión.
Los científicos que analizaron el proceso dijeron que el reactor liberó alrededor de 3,15 megajulios de energía, lo que significa que se creó alrededor de un 54% más de energía de la que consumió la reacción. Un hito, sin duda, incluso si la comercialización de la tecnología probablemente aún falte años.
Hito científico
“Este es un maravilloso ejemplo de una posibilidad realizada, un hito científico logrado y un camino por recorrer hacia las posibilidades de la energía limpia”, dijo Arati Prabhakar, asesor científico de la Casa Blanca, durante la conferencia de prensa del 13 de diciembre en el Departamento. Sede de .of Power (DOE) en Washington, DC
Andrew Sowder, ejecutivo técnico sénior de EPRI, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica, dijo PODER:: “Yo diría que esto sería como poner al primer hombre en órbita. Aún no has ido a la luna, pero has demostrado que puedes llevar a la persona al espacio. Este es como un primer paso. Esto se convierte en una herramienta importante en la caja de herramientas de la energía. Cuantas más herramientas tengas, mejor”.
Una empresa ya ha anunciado planes para construir lo que dijo que sería la primera planta de energía de fusión láser del mundo. Longview Fusion Power Techniques, un grupo vinculado al laboratorio de Livermore, poco después del anuncio de Granholm dijo que el diseño de su planta de energía “combinaría el avance de la fusión láser del NIF con láseres modernos y eficientes y un diseño patentado para replicar estas condiciones varios cientos de veces por minuto. ”
Longview en un comunicado de prensa dijo que su planta de energía “proporcionará energía libre de carbono, segura, económica y sostenible a una escala que puede alimentar la electricidad de una ciudad e impulsar la producción industrial de los materiales necesarios para el mundo de hoy, desde acero hasta fertilizantes e hidrógeno. Gasolina. Con la inauguración de la planta planificada en cinco años, esta revolucionaria fuente de energía desempeñará un papel importante para satisfacer la creciente necesidad mundial de energía limpia”. La compañía dijo que espera comenzar la construcción de una planta de energía basada en la fusión “en cinco años”, y agregó que “esta fuente de energía revolucionaria desempeñará un papel importante para satisfacer la creciente necesidad mundial de energía limpia”.
El equipo de Longview, dirigido por el Dr. Edward Moses, que tiene más de 40 años de experiencia en energía de fusión, y Valerie Roberts, asesora desde hace mucho tiempo de ejecutivos de Fortune 500 en una variedad de asuntos estratégicos y operativos, dijeron que han elaborado un “ poderoso equipo de científicos de fusión, ingenieros y líderes empresariales, que fueron fundamentales en el desarrollo de la tecnología revolucionaria desde su inicio”. Durante los últimos 18 meses, Longview ha estado trabajando con varios grupos, incluidos servicios públicos, laboratorios nacionales e inversores para diseñar una planta de energía basada en la investigación que se realiza en Lawrence Livermore.
Moses dijo: “Longview ha estado trabajando en silencio en previsión de este día, que es histórico en todos los sentidos. Sabíamos que cuando se lograra el punto de equilibrio, sería demasiado tarde para comenzar a planificar la comercialización a gran escala. Hoy es el ‘día después’ y estamos aquí para garantizar que el mundo tenga una opción libre de carbono a tiempo para marcar la diferencia”.
“La planta de energía de Longview se basa en la única demostración experimental del mundo de combustión por fusión”, dijo Roberts. “Puede usar materiales y productos disponibles en la actualidad, reduciendo décadas del proceso de comercialización. Esto refleja el espíritu de Longview de brindar justicia energética en las comunidades del mundo, abordando el mayor desafío de nuestro tiempo: el cambio climático”.
Aún faltan años para la comercialización
La visión de Longview se hace eco de la de la comunidad científica que durante años ha analizado el potencial de la generación de energía basada en la fusión. La mayoría de los expertos todavía creen que la comercialización de la energía de fusión tardará años en desarrollarse. Kim Budil, director del laboratorio de Livermore, en la conferencia de prensa del 13 de diciembre en el Departamento de Energía de EE. UU., dijo: “No quiero darles la sensación de que vamos a conectar el NIF a la purple… que Definitivamente no es así como funciona esto. Pero este es el bloque de construcción basic de un esquema de energía de fusión de confinamiento inercial”.
Budil, cuando se le preguntó sobre una posible línea de tiempo para la fusión comercial, dijo: “Probablemente décadas. No seis décadas, no creo. Creo que no cinco décadas, que es lo que solíamos decir. Creo que está pasando a un primer plano y probablemente, con un esfuerzo y una inversión concertados, unas pocas décadas de investigación sobre las tecnologías subyacentes podrían ponernos en condiciones de construir una planta de energía”. Sin embargo, Budli reconoció los desafíos y dijo: “Hay obstáculos muy importantes, no solo en la ciencia, sino también en la tecnología”.
El potencial energético de la fusión ha sido durante años un foco de atención para los investigadores, pero sus beneficios climáticos ahora son parte de la ecuación. Muchos formuladores de políticas y científicos del clima han dicho que para lograr el objetivo de limitar el calentamiento world a 2 °C, o un objetivo más ambicioso de 1,5 °C, se deben alcanzar emisiones netas de carbono cero para 2050. Eso significa que se deben aprovechar las tecnologías actuales mientras se la espera continúa para la energía basada en la fusión.
Michael Jung, director ejecutivo del ICF Local weather Heart, una consultora de investigación energética, dijo PODER: “El avance de la fusión anunciado por el DOE es un hito científico emocionante y una fuente potencial de energía de carga base libre de carbono en la segunda mitad del siglo. Pero para lograr el objetivo de limitar el calentamiento a 1,5 grados, también necesitaremos aprovechar las tecnologías de energía limpia existentes a corto plazo, incluidas la energía photo voltaic, eólica y de almacenamiento de energía, que se han probado y demostrado a escala”.
Jung dijo que el apoyo del gobierno es importante para todos los tipos de energía que puedan combatir el cambio climático, y eso ya está apareciendo en el espacio de las energías renovables.
Apoyo del gobierno
“La Ley de Reducción de la Inflación reducirá rápidamente el costo de estas tecnologías, acelerando aún más su adopción. De hecho, el modelo ICF muestra que la IRA hará que los proyectos de energía limpia sean más fáciles de financiar en todo el país”, dijo Jung. “El costo promedio de las tecnologías de energía limpia disponibles comercialmente, como la generación de energía eólica, por ejemplo, podría reducirse aún más en un 38% -49%. Estos incentivos están preparados para acelerar el ritmo de la transición energética hoy mientras continuamos trabajando hacia posibilidades como la energía de fusión en el futuro”.
El veterano inversor en tecnología limpia Neal Dikeman, socio y cofundador de Power Transition Ventures, reconoció la importancia de la reacción de fusión exitosa, pero dijo que hay muchos factores que determinarán su futuro.
dikeman dijo PODER, “Tuve la oportunidad de ver el inside de la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional hace una década en una visita a Livermore. Experiencia única y genial. Es genial ver que se están haciendo progresos. NIF es a la vez el equipo de prueba más grande del planeta y una excelente historia de espadas a arados sobre un banco de pruebas diseñado para probar armas nucleares después de los tratados de prohibición de pruebas, que ahora se usa para probar la energía de fusión de próxima generación “.
Dikeman, cuyo grupo invierte en empresas emergentes en el sector energético, incluidas aquellas en el espacio de energía limpia, dijo: “Tenemos una regla en nuestro fondo, no apuestes contra el cristalino o el litio. La pregunta abierta para la fusión no es qué variante de confinamiento magnético o inercial es más possible que sea comercial, o si podemos descubrir cómo obtener energía neta y escala comercial… podemos. La pregunta es, ¿puede un reactor de fusión que entre en funcionamiento en 5, 10 o 20 años superar el costo precise de la escala photo voltaic más almacenamiento hoy, y mucho menos dónde estará en 2030 cuando un reactor entre en funcionamiento? Pero de cualquier manera, este es un paso más para reescribir la forma en que producimos y usamos la energía”.
Apoyo a la Investigación
Lewis Black, CEO de Almonty Industries, una empresa minera world con sede en Canadá, dijo PODER el avance de la fusión debería traer más apoyo para más investigación sobre la comercialización de la tecnología. Black, cuando se le preguntó si los gobiernos deberían continuar invirtiendo en investigación, dijo: “Absolutamente. Es la única opción verdadera y definitiva de energía limpia que existe científicamente. Revolucionaría la generación de energía en todo el planeta y se ha estudiado desde que se desarrolló la energía nuclear por primera vez, ya que siempre se consideró que el objetivo last period lograr la generación por fusión”.
Black destacó el progreso del proyecto ITER (Reactor Experimental Termonuclear Internacional), una colaboración de varios países. “ITER se pondrá en marcha en breve en Francia. Esto lleva años preparándose”, dijo Black. “En última instancia, si hay voluntad del gobierno, entonces la fusión se puede acelerar gracias a la gran cantidad de investigación que ya se ha realizado… además, el capital privado ahora también está entrando en escena”.
Black había dicho en una entrevista anterior: “ITER es lo que considero el máximo productor de energía limpia porque no genera residuos. Es una reacción de fusión en lugar de una reacción nuclear, lo que significa que el átomo se fusiona y no se divide”. Black y otros han dicho que la clave para comercializar la fusión será aumentar tanto la producción absoluta como la relación entre la producción y la entrada de energía, precisamente un objetivo del proyecto ITER.
Los funcionarios han dicho que ITER quiere producir una potencia de 500 MW para fines de esta década, y hacerlo usando solo unos 50 MW de potencia láser para comenzar el proceso. Pero la fusión seguirá compitiendo económicamente con otras tecnologías de cero emisiones de carbono, como los reactores nucleares de fisión actuales y, por supuesto, con los recursos de energía renovable.
Y el desafío de convertir el calor de la reacción de fusión en electricidad utilizable, ciertamente a gran escala, permanece. Los expertos han dicho que una planta de energía de fusión láser viable requeriría casi con certeza ganancias de energía mucho más altas que las logradas en la prueba de Livermore.
Mark Herrmann, director del programa de física y diseño de armas en Livermore, en una entrevista con el Los New York Occasions dichos experimentos en el NIF continuarían con el objetivo de encontrar una mayor producción de fusión.
“Eso es realmente lo que vamos a ver honestamente en los próximos años”, dijo Herrmann. “Estos experimentos muestran que incluso un poco más de energía láser puede marcar una gran diferencia”.
—Proctor Darrell es editor asociado sénior de POWER (@POWERmagazine).
