Por qué la fusión no nos ayudará a descarbonizar

La primera vez que escuché el chiste estándar sobre la fusión fue como estudiante de pregrado de física en la década de 1960: la energía de fusión está a 50 años, y probablemente siempre lo estará.

Más de cincuenta años después, todavía no tenemos fusión. Eso se debe a los enormes desafíos experimentales de reconstruir soles en miniatura en la Tierra.

Sin embargo, se están logrando avances reales.Este mes, los investigadores de fusión británicos lograron Duplicar el récord anterior de generar energía. El año pasado, los científicos estadounidenses estuvieron cerca de la ignición, un momento tentador cuando la fusión liberó más energía de la necesaria para iniciar la reacción.Las nuevas empresas de fusión pequeñas y de rápido crecimiento son Haz un progreso Usa diferentes técnicas.

Sin los desechos nucleares de las plantas de energía nuclear de fisión convencionales, una fuente ilimitada y limpia de electricidad de carga base puede estar al alcance de la mano. Eso está bien, ¿verdad?

incompleto. Si bien estamos más cerca que nunca de hacer que la fusión comercial sea viable, esta nueva fuente de energía simplemente no podrá hacer el trabajo pesado de la descarbonización a tiempo.

Estamos en una carrera contrarreloj para limitar los daños causados ​​por el cambio climático. Afortunadamente, ya contamos con la tecnología necesaria para descarbonizar.

¿Cuánto se ha avanzado en la fusión?

cinco segundos. Ese es el tiempo que United European Torus en el Reino Unido puede sostener una reacción de fusión, produciendo suficiente energía para sostener una casa australiana típica durante unos tres días.Esta es solo una fracción de la energía requerida para que ocurra la reacción de fusión, que utiliza dos 500 megavatios volanteEsta cantidad de electricidad cubrirá la demanda máxima de 100.000 hogares australianos promedio. Por lo tanto, todavía estamos muy lejos de lograr ganancias netas de energía a partir de la fusión.

En términos de tecnología, tal logro es increíble. La fusión nuclear es el proceso que alimenta estrellas como el sol, y estamos tratando de aprovecharlo para nuestro propio uso.

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A temperaturas muy altas, los átomos ligeros como el hidrógeno pueden combinarse para crear otro elemento, como el helio, liberando mucha energía en el proceso.

Bajo el sol, estas reacciones de fusión tienen lugar a temperaturas de unos 10 millones de grados. No podemos hacer eso a esa temperatura porque no podemos obtener la enorme presión gravitacional en el centro del sol.

Para lograr la fusión en la Tierra, necesitamos calentarnos más. Mucho más caliente. Experimentos como los del Reino Unido son capaces de sobrecalentar un gas llamado plasma a temperaturas increíbles, de hasta 150 millones de grados centígrados. El plasma debe estar confinado por un campo magnético muy fuerte y calentado por un potente láser.

Esta temperatura es mucho más caliente que en cualquier otro lugar de nuestro sistema solar, incluso en el centro del sol.

Si bien el progreso reciente representa un gran paso adelante, una reflexión sobria muestra que el sueño de una energía limpia ilimitada a partir del hidrógeno aún está muy lejos.

En cuanto a proyectos a gran escala, el próximo paso es el Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER) que se está construyendo en el sur de Francia. Es demasiado grande para un solo país y es el resultado de un esfuerzo concertado de países como EE. UU., Rusia, China, el Reino Unido y los estados miembros de la UE.

El proyecto es enorme, con una nave diez veces más grande que un reactor del Reino Unido, con alrededor de 5.000 tecnólogos, científicos e ingenieros trabajando en él.Como todos sabemos, el imán más grande del proyecto es suficientemente fuerte Levanta un portaaviones.

Incluso se espera que este gigantesco proyecto genere solo más electricidad de la que usa, alrededor de 500 megavatios. El primer experimento se espera para 2025.

Para mí, esto habla de la verdadera distancia de la convergencia empresarial.

Fusion no llegará a tiempo

Pasarán décadas desde estos experimentos prometedores hasta las tecnologías maduras que impulsan la sociedad moderna. Eso significa que simplemente no podrá hacer una contribución real para frenar y revertir el cambio climático a tiempo.

Para tener suficientes posibilidades de mantener el cambio climático por debajo de los 2 °C, debemos lograr emisiones globales netas cero en un plazo de 30 años.

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No podemos esperar. Debemos descarbonizar el suministro y el uso de energía lo más rápido posible.

Muchos países ya se están moviendo rápido. El Reino Unido planea lograr electricidad de cero emisiones dentro de 12 años. Estados como Australia Meridional y Nueva Gales del Sur deberían llegar más o menos al mismo tiempo.AIE prevé energías renovables se convertirá Convertirnos en la fuente de generación de electricidad más grande del mundo para 2025.

lejos de la carga base

Incluso si llega la convergencia, enfrentará desafíos importantes debido a la naturaleza cambiante del costo y la red de la planta.

En la segunda mitad del siglo XX, las centrales eléctricas se hicieron más grandes para lograr economías de escala. No funcionó hasta hace poco. Hace solo una década, las grandes plantas de energía nuclear o de carbón costaban menos para generar electricidad que las granjas solares o las turbinas eólicas.

Esta foto ha cambiado dramáticamente. En 2020, Precio medio mundial Las nuevas turbinas eólicas grandes generan electricidad a 4,1 centavos por kWh, mientras que las granjas solares son aún más baratas a 3,7 centavos por kWh. ¿Promedio para carbón nuevo? 11,2 grados centígrados/kWh.

En 2020, una situación económica más favorable ha impulsado inversiones a gran escala en energías renovables: 127 GW de energía solar nueva, 111 GW de energía eólica nueva y 20 MW de energía hidroeléctrica. Por el contrario, solo se conectaron 3 GW de energía nuclear neta, y la generación a carbón de hecho disminuyó.

Como resultado, estamos viendo un alejamiento global del antiguo modelo de electricidad de carga base, en el que la electricidad se genera en grandes centrales eléctricas y se nos entrega a través de la red.

Estos cambios son impulsados ​​por el costo. Los precios de la electricidad de fuentes renovables ahora son más bajos que los costos de funcionamiento de las centrales eléctricas nucleares o de carbón más antiguas. La energía del carbón necesita ser excavada, transportada y quemada. La energía renovable proporciona energía de forma gratuita.

La idea de la energía de fusión es tentadora. La idea de que podríamos reemplazar las grandes estaciones de carbón y gas con una gran planta de energía de fusión limpia tiene un atractivo real. Después de todo, ese es el punto de venta del ITER: Genera energía de carga base.

¿Pero lo necesitamos? El panorama del suministro de energía está cambiando. El uso intensivo de la energía solar por parte de los hogares hace que ya hayamos pasado definitivamente del antiguo modelo de grandes centrales eléctricas a uno de distribución del suministro a través de la red.

Si finalmente podemos construir plantas de fusión en la segunda mitad de este siglo, será una maravilla tecnológica. Es solo que llegan demasiado tarde.

Afortunadamente, no necesitamos fusión. Ya tenemos lo que necesitamos.