¿Pueden las nuevas empresas de fusión nuclear producir energía limpia ilimitada?

La idea de la fusión nuclear es sencilla. Dos núcleos ligeros se fusionan para formar un núcleo mayor, liberando energía. Es lo que impulsa a las estrellas, pero construir un reactor de fusión que pueda suministrar energía de forma controlable no es fácil. Nada fácil. La fusión nuclear requiere altas temperaturas, altas presiones y tiempo.

Las centrales nucleares tradicionales generan electricidad con uranio mediante fisión. Sin embargo, este tipo de energía no está libre de riesgos, debido a los residuos nucleares y su coste. La fusión, en cambio, no presenta estos problemas, pero su desarrollo ha sido hasta ahora muy lento. Se considera que la energía de fusión tiene un potencial inmenso para solucionar los problemas energéticos en una economía con objetivo de emisiones cero.

La gran pregunta sobre la fusión nuclear no es cómo, sino cuándo. La tecnología ha avanzado a pasos agigantados en la última década y la posibilidad de producir reacciones eficientes y a un coste razonable parecía cada vez más cerca. Hoy, esto ya es posible.

Un grupo de científicos estadounidenses ha logrado producir con éxito una reacción de fusión nuclear capaz de producir más energía de la que es necesaria para desencadenar el proceso. El Gobierno de Estados Unidos ha declarado que “Estamos ante uno de los logros científicos más importantes del siglo XXI”. Parece que el sueño de una fuente de energía barata y potencialmente inagotable está más cerca que nunca.

Un salto histórico hacia la energía inagotable

Entre una gran expectación, la secretaria de Energía del Gobierno estadounidense, Jennifer Granholm, presentó hace unas pocas semanas los avances que los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore habían conseguido en sus experimentos con reacciones de fusión nuclear.

El centro, había logrado una pequeña reacción que proporciona más energía de la que  era necesaria aportar para realizarla (el problema tradicional de la fusión). A través del láser más grande del mundo apuntado hacia una bola de plasma de hidrógeno han conseguido desencadenar la primera reacción en la que el balance energético es positivo (concretamente un 50%).

¿Qué implicaciones tiene esto? Aun es pronto para saberlo, pero el avance logrado por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore supone un salto hacia la posibilidad de una energía ilimitada y libre de emisiones de efecto invernadero. El programa de investigación ha costado la friolera de 3.500 millones de dólares, pero parece que puede ser más que rentable si Estados Unidos consigue alimentar esta tecnología de cara al futuro de la potencia energética.

Pero el logro del Livermore no es el único. El año pasado, el Tokamak Superconductor Experimental Avanzado del Gobierno chino alcanzó una temperatura de 120 millones de kelvin durante 101 segundos. En 2020, el reactor KSTAR de Corea del Sur batió el récord anterior de 100 millones de kelvin durante 20 segundos. También está el Joint European Torus (JET) de Oxfordshire (Reino Unido), que aún ostenta el récord del Q más alto jamás alcanzado (llegó a Q = 0,67 en 1997). El JET acaba de realizar unas pruebas que han producido más de 59 MJ de energía en cinco segundos, más del doble que en 1997.

El más relevante en Europa, el proyecto ITER, actualmente construye un enorme consorcio internacional en el sur de Francia, trata de confinar un plasma caliente con grandes imanes superconductore. Previsto para entrar en funcionamiento en 2025, el ITER abrirá el camino hacia un reactor de fusión comercial llamado DEMO, que se construirá en 2060.

La fusión comercial, el siguiente paso

La idea de una energía inagotable y limpia es casi ciencia ficción. Pero actualmente, según el  informe The Global Fusion Industry in 2022, ya hay casi 40 empresas dedicadas al desarrollo e implementación de la energía de fusión en todo el mundo. El sector, ha recibido más de 1.800 millones de dólares de financiación desde el año0 1991. Las cuatro compañías más importantes, Commonwealth Fusion Systems (CFS), General Fusion, TAE Technologies y Tokamak Energy, suponen casi el 85% de este nuevo y pujante sector.

Nº de empresas de fusión nuclear. Fuente:GFI.

Estas nuevas empresas buscan poder comenzar a suministrar electricidad a la red comercial en década de 2030. Si sus investigaciones y desarrollos tienen éxito, se situarían muy por delante de los avances que hoy vemos que se han logrado desde el sector de la investigación pública. La realidad es que la inversión en empresas privadas de fusión se ha disparado en los últimos años.

Inversión total en empresas de fusión nuclear en 2022. Fuente:GFI

¿Qué pasara con lasa actuales empresas energéticas?

En la actualidad, la generación de electricidad representa aproximadamente el 30% de las emisiones mundiales de CO2. Para cumplir el objetivo del Acuerdo de París de descarbonización total para 2050, muchos gobiernos y empresas están transicionando de los combustibles fósiles como fuente de energía primaria y recurriendo a nuevas tecnologías de energías renovables.

El objetivo es conseguir una red energética con cero emisiones de carbono. La volatilidad de los mercados energéticos, la inestabilidad económica y algunos desafíos geopolíticos como la guerra en Ucrania han complicado esta transición corto plazo, pero la nueva economía de las energía renovables ha llegado para quedarse.

La energías renovables eólica y solar son actualmente la forma más rentable de generar electricidad con cero emisiones de carbono, y se espera que para 2030 sea la de menor coste de cualquier tipo de generación en la mayoría de los mercados. Sin embargo, la eólica y la solar tienen sus limitaciones: no pueden generar electricidad cuando no existe viento o sol, algo que impide que sean la única fuente de energía para una red que consume a cualquier hora.

A medida que la transición energética se acelera, más industrias necesitarán acceso a energía eléctrica (por ejemplo la cada vez mayor flota de vehículos eléctricos con respecto a vehículos de combustión). Esto significa más demanda de electricidad. McKinsey prevé que el consumo de electricidad se triplique de hoy a 2050, algo que requiere de nuevas tecnologías para ser posible.

En este sentido, la fusión nuclear parece ser una de las soluciones más brillantes al problema. Sin embargo, ¿qué pasará con las empresas energéticas actuales? ¿Un largo y lento declive? ¿Un colapso? ¿Una reinvención?

El sector en conjunto supera los 10 trillones de dólares de valor, con las 250 compañías de energía más grandes del mundo situadas en países como Estados Unidos o Araba Saudí.

No hay consenso sobre cómo sería un futuro con la competencia de la fusión nuclear para las empresas tradicionales que se han enriquecido enormemente con los combustibles fósiles. Algunas empresas, como la multinacional francesa Total y la británica BP, han apostado  fuerte por pasar del petróleo a las energías renovables (eólica y solar). Pero pocos tienen aún en el punto de mira la idea de una fuente de energía inagotable como la fusión.

Algunas de estas grandes energéticas si que se ha fijado en la nueva tecnología. La multinacional Chevron ha sido la última en interesarse por la fusión, invirtiendo en la startup de fusión Zap Energy.

La realidad es que si la fusión realmente llega a ser una solución comercial viable, en unas pocas décadas las empresas de energía que hoy conocemos podrían llegar a  desaparecer.

La carrera de la fusión está en marcha

Nadie sabe a ciencia cierta qué pasará. Cómo podría ser el nuevo mercado de la fusión y los costes que necesita una implementación a gran escala. La fusión tiene muchas ventajas sobre la fisión, como su seguridad, la ausencia de residuos y la posibilidad de utilizar combustible barato.

Si los reactores de fusión consiguen escalar sus actividades de forma segura y con un precio competitivo, quizás en tan solo 10 años el panorama energético mundial podría darse la vuelta 180º. En el caso de la fusión, no se trata de «si», sino de «cuándo».