Científicos se acercan más al Santo Grial de la Energía Limpia

• Experimentos exitosos de fusión en EE. UU. y Reino Unido aumentan las esperanzas de lograr energía limpia y abundante a través de la fusión nuclear.
• Persisten desafíos en escalar los procesos de fusión a niveles comercialmente viables, con científicos estimando una espera hasta la segunda mitad del siglo.
• Empresas como Helion Energy están atrayendo inversiones significativas a pesar de los largos plazos, con el objetivo de poner en línea las primeras plantas de energía de fusión dentro de la próxima década.

Tras varias décadas de intentos fallidos, los científicos creen que finalmente están cerca de lograr la fusión nuclear a la escala necesaria para producir una abundante energía limpia. Varios ensayos exitosos en los últimos años han hecho que los expertos en energía sean optimistas sobre el futuro de la fusión nuclear, aunque algunos creen que aún estamos lejos de lograrla a nivel comercial. No obstante, los logros vistos en el Lawrence Livermore National Laboratory en EE. UU. y en otros laboratorios alrededor del mundo han alentado a las empresas a invertir fuertemente en el sector.

En agosto pasado, científicos de EE. UU. lograron por segunda vez una ganancia neta de energía en una reacción de fusión en el National Ignition Facility (NIF) en California. Esto marcó un gran avance en la tecnología nuclear. La reacción de fusión produjo 3.15 megajulios de energía, más que en el primer intento exitoso. A principios de este año, científicos del laboratorio JET en el Reino Unido lograron producir más energía a través de un proceso de fusión que nunca antes. El logro se dio durante el experimento final del laboratorio después de cuatro décadas de investigación en fusión.

Aunque esto es prometedor, los científicos enfatizan rápidamente que esto no significa que estemos cerca de lograr la fusión nuclear a escala comercial. La Dra. Aneeqa Khan, Investigadora en Fusión Nuclear de la Universidad de Manchester,  explicó: "Para que los átomos se fusionen en la Tierra, necesitamos temperaturas diez veces más calientes que en el Sol - alrededor de 100 millones de grados Celsius, y necesitamos una densidad suficientemente alta de los átomos y durante el tiempo suficiente". El experimento del laboratorio JET produjo 69 megajulios de energía en cinco segundos, equivalente a la energía para aproximadamente cuatro o cinco baños calientes. Esto significa que los investigadores todavía están lejos de lograr los resultados necesarios para desarrollar plantas de energía de fusión. Sin embargo, este logro acerca a la industria un paso más a alcanzar sus metas de fusión.

La fisión nuclear, el proceso de energía nuclear utilizado actualmente, ocurre cuando un neutrón colisiona con un átomo más grande, lo que lo obliga a excitarse y dividirse en dos átomos más pequeños. También se liberan neutrones adicionales, que pueden iniciar una reacción en cadena. Cuando cada átomo se divide, libera una enorme cantidad de energía. El uranio y el plutonio se utilizan para operar los reactores nucleares de potencia, ya que son fáciles de iniciar y controlar. La energía liberada en estos reactores, mediante fisión, calienta agua para convertirla en vapor, que se utiliza para hacer girar una turbina y producir electricidad libre de carbono.

En contraste, la fusión nuclear es el proceso que alimenta a las estrellas. Se puede lograr calentando y forzando partículas diminutas juntas para crear una más pesada, lo que libera energía. Si los científicos pueden descubrir cómo escalar con éxito este proceso a niveles comerciales, podría producir vastas cantidades de energía limpia sin emisiones de carbono. También ofrecería una fuente de energía limpia mucho más estable que la energía eólica y solar.

Aunque la mayoría de los científicos coinciden en que todavía estamos lejos de lograr la fusión a la escala necesaria para alimentar una planta nuclear, esto no desalienta a las empresas de invertir fuertemente en el sector. En 2023, Microsoft firmó un acuerdo de compra de energía con Helion Energy, que establece que la empresa energética proporcionará energía de fusión a la gigante tecnológica en unos cinco años. Helion espera poner en línea una planta para 2028, apuntando a una generación de 50 MW de energía. Tan solo 1 MW es suficiente para abastecer de energía a aproximadamente 1,000 hogares estadounidenses durante un día. Helion espera que su máquina de séptima generación, Polaris, entre en funcionamiento el próximo año para proporcionar electricidad utilizando tecnologías de imanes pulsados de alta potencia para lograr la fusión. Fue la primera empresa privada en lograr los 100 millones de grados Celsius y tiene grandes esperanzas de escalar su tecnología.

David Kirtley, fundador y CEO de Helion, declaró: "Cincuenta megavatios es un gran paso inicial hacia la fusión a escala comercial, y los ingresos se reinvierten directamente en nosotros para desarrollar más plantas de energía y llevar la fusión a la red tanto en los Estados Unidos como a nivel internacional lo antes posible". Hasta el momento, Helion ha recaudado $612 millones en capital de riesgo, con la posibilidad de obtener otros $1.8 mil millones en financiamiento si cumple con las fechas prometidas. Además, ha recibido $8.97 millones adicionales en subvenciones federales.

OpenAI también ha invertido fuertemente en Helion, alrededor de $375 millones hasta la fecha. Este mes, el CEO y co-fundador de OpenAI, Sam Altman,  al parecer entró en negociaciones con Helion para adquirir electricidad generada por fusión para sus centros de datos. Altman declaró en el Foro Económico Mundial en Davos a principios de año: "No hay manera de llegar allí sin un avance... Necesitamos la fusión o algo radicalmente más barato como la energía solar más almacenamiento a gran escala".

Aunque existe un gran entusiasmo en torno a la posibilidad de producir abundante energía limpia a través de la fusión nuclear, lo que sin duda requerirá una gran cantidad de financiamiento, las empresas pueden estar adelantándose al cerrar acuerdos de compra de energía. Existe un consenso general entre los científicos de que es poco probable que logremos la fusión nuclear a escala comercial hasta la segunda mitad del siglo. Los investigadores han pronosticado repetidamente que la fusión estará disponible dentro de 20, 30 o 50 años en las últimas décadas, sin tener una forma real de saber cuánto tiempo tomará. Steven Cowley, director del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, explica: "Supongamos que obtenemos una planta piloto que funcione para fines de la década de 2030, aunque eso sería un logro considerable, es improbable que esa planta sea un modelo para la comercialización, y por lo tanto, dice, 'Creo que tendrías otra etapa de unos 10 años desde una planta piloto hasta el primer reactor comercial".

Por Felicity Bradstock para Oilprice.com

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