El pasado mes de mayo, durante 107 horas (que equivalen a poco más de cuatro días), Portugal realizó todas sus actividades basándose sólo en el uso de energía sostenible.
La asociación portuguesa de Sistemas Terrestres Sustentables anunció que el consumo de electricidad de la nación se mantuvo íntegramente con fuentes inagotables durante ese periodo de tiempo, lo que significó que pudieron prescindir de las centrales térmicas potenciadas con carbón o gas natural. La conclusión se obtuvo del análisis de los datos de las Redes Energéticas Nacionales, y fue considerado “un récord muy importante en este siglo”.
Pocos días antes, Alemania vivió una situación similar. Por unas cuantas horas, las plantas solares, eólicas, hídricas y de biomasa del país suplieron suficiente energía como para que los precios de la electricidad se volvieran negativos. Este país europeo tiene su visión puesta en las energías sostenibles y la confianza de que, dentro de 34 años, podrán basar la totalidad de sus actividades en energía sostenible.
Desde hace un par de años, cuando un país en Europa produce más energía limpia de la que necesita, se la da a sus vecinos. Parte de este tipo de energía utilizada por Alemania tiende a provenir de las turbinas eólicas de Dinamarca, por ejemplo. De hecho, ese país del norte ha llegado a generar hasta 140% de su demanda energética a partir del viento solamente. Tanto así, que además de Alemania, también le da su excedente a Noruega y a Suecia.
Además de apostarle a la energía captada por el viento, el agua o el sol, Europa está encargándose de formar su propia fuente de poder a través de la fusión nuclear: ITER, el proyecto energético más ambicioso del viejo continente. Con ello está haciendo de la energía sostenible el vehículo que moverá al mundo en un futuro cercano.
ITER, que significa “el camino” en latín y que es el acrónimo de International Thermonuclear Experimental Reactor (Reactor Termonuclear Experimental Internacional), se está convirtiendo en el reactor más grande construido hasta ahora. A través de él Europa busca generar energía basada en la fusión nuclear, un proceso físico que ocurre en nuestro Sol y en el resto de las estrellas del Universo. Las reacciones implican la unión de dos núcleos de átomos, lo que genera un nuevo elemento químico y, por tanto, la liberación de energía en forma de fotones –de ahí que las estrellas brillen.
El interés por este gran proyecto ha traspasado las fronteras del viejo continente: China, India, Japón, Rusia, Corea del sur y Estados Unidos1 se han unido con el propósito de financiarlo, y de aportar tecnología y capacidad intelectual. El acuerdo ha resultado en una colaboración de 35 años, tiempo suficiente para construir y operar ITER, así como para compartir la información y propiedad intelectual resultado del trabajo experimental. Es tal el compromiso que China se ha responsabilizado a entrenar a dos mil expertos durante diez años para que lleven a cabo investigación en el desarrollo de fusión nuclear.
Tanta ambición se refleja también en los tiempos y en los precios. El proyecto comenzó en 2006, y para entonces se estimaba que tendría un costo de 5 mil millones de euros. La construcción formal inició cuatro años después, en Cadarache, Francia, a unos kilómetros al sur del CERN (la Organización Europea para la Investigación Nuclear). Sin embargo, el costo y el tiempo han cambiado. Ahora se prevé que los países miembros tengan que desembolsar un total 15 mil millones de euros, aunque esto es poco claro, pues aún se desconoce el costo final del proyecto. También se espera que las operaciones comiencen tres años después de lo originalmente planteado, esto es, en 2019.
Sin embargo, ITER no producirá electricidad. Su operación está diseñada para que se solucionen problemas científicos y técnicos, y así la fusión nuclear se convierta en una aplicación tecnológica formal. ¿Por qué un proyecto que goza de un apoyo internacional de tal magnitud, 35 años de operación trabajo, y miles de millones de euros invertidos habría de ser sólo para la investigación científica? La respuesta es simple: antes de pensar en cualquier aplicación, debe haber investigación básica.
La energía por fusión nuclear tiene una trayectoria recorrida. Para ejemplo, están el JET (Joint European Torus), también europeo, o el Tokamak Fusion Test Reactor, en Estados Unidos, que operó por cinco años en la década de los 90, y que es el antecedente directo de ITER. Pero la historia se remonta a mediados del siglo pasado, con pequeñas estructuras que lograron demostrar que se podía operar materia a grandes temperaturas y que la energía podía ser confinada. Los primeros experimentos también mostraron las características de la materia a emplear, el hecho de que los espacios debían ser aumentados para poder soportar mayores campos magnéticos, y lo que implicaba la necesidad de aparatos más sofisticados. ITER pretende resolver estos problemas, y permitirá desarrollar pulsos energéticos con el doble de duración, en el doble de tamaño –840 metros cúbicos– y con una capacidad para albergar plasma de diez veces la cantidad que tenían sus antecesores.
Tanto ITER, como las estructuras antes mencionadas, basan su poder en el plasma. Éste, junto con el líquido, sólido y gaseoso, es un estado más de la materia. Está constituido por partículas cargadas que pueden conducir energía y generar campos magnéticos. Actualmente, la investigación en materia de fusión nuclear está enfocada en encontrar la manera de que el plasma produzca y mantenga el suficiente calor como para que las reacciones tengan una duración prolongada. Es así que, mientras más plasma, más poder de fusión, más estabilidad por mayores periodos de tiempo. De ahí que ITER sea un proyecto tan ambicioso en términos de dimensiones.
Otra razón por la que se necesita realizar experimentos básicos es para estandarizar los componentes fundamentales del poder de fusión. Los materiales son uno de estos valores que deben estudiarse a profundidad, pues son esenciales para llevar a cabo la fusión nuclear. Sólo algunos elementos químicos tienen la capacidad de ser empleados. Para unir dos núcleos atómicos con una masa mayor a la del hierro-56 (que es un isótopo del hierro, es decir una variante del elemento que tiene un número distinto de neutrones), se necesita aplicar energía. Esto implica que sólo elementos ligeros, como el hidrógeno o el helio, pueden ser fusionados. Con ITER se busca utilizar un plasma de deuterio y tritio, isótopos del hidrógeno. De hecho, uno de los objetivos de este proyecto es demostrar que es posible producir esta variante del hidrógeno en un espacio al vacío, ya que nuestras reservas de tritio son insuficientes para cubrir las necesidades de las plantas de fusión. Al llegar a este punto, su plan para la energía sostenible parece desmoronarse, pero lo que buscan con este proyecto es que se hagan experimentos que prueben la capacidad de generarlo.
Una vez resuelto el problema de la producción del plasma, ITER generará grandes cantidades de energía. Tanto es así que se estima producir 500 MW (mega watts) de poder de fusión, a partir de una inyección de poder diez veces menor. Para hacer un comparativo de la cantidad de energía que esto implica, regresemos a JET, que en 1997 produjo 16 MW, el récord mundial para una planta de fusión nuclear sostenido hasta ahora, pero que necesitó más energía inyectada que la neta obtenida –lo que ha sucedido con todos los experimentos hechos desde hace más de 60 años. Como ya se dijo, este poder energético no se transformará en electricidad, sino que el propósito es experimentar para producir energía neta, y luego desarrollar la infraestructura que permita hacer uso de ésta de forma práctica.
Finalmente, ITER busca demostrar que la energía por fusión nuclear es segura. Desde que el proyecto obtuvo la licencia de operación nuclear por parte de Francia, en 2012, se ha sometido a examinaciones de todo tipo, incluidas la de seguridad en el manejo del plasma, de las reacciones que ocurren ahí, y de las consecuencias al ambiente que podría traer el manejo de esta planta. Sin embargo, los problemas no se han hecho esperar. Como ya se mencionó, el dinero inyectado al proyecto por cada país ha sido un dolor de cabeza. Mientras que la Unión Europea ha tenido que absorber el 45% de los gastos, cada uno de los otros países es responsable de un 9%, aunque lo que cada uno pague por obtener su parte del trabajo no se revelará. Esto ha traído, en consecuencia, problemas con el desarrollo de la investigación: aquellos que se han apegado al calendario original para entregar su contribución en el trabajo están en desacuerdo con el aumento de los costos y, obviamente, con los cambios en las fechas establecidas.
Con todo esto, ITER plantea la posibilidad de estudiar grandes cantidades de plasmas en las condiciones que, se espera, estarán en las plantas nucleares de un futuro no muy lejano. Será un laboratorio gigante que permitirá hacer pruebas de calor, de control, de diagnóstico y de mantenimiento remoto de manera que los científicos tengan la posibilidad de generar la teoría para estandarizar la técnica. Aún tendremos que esperar un par de años para conocer el desenlace de esta historia y de las posibilidades para nuestro consumo de energía.
Fuentes:
Clery, D. (2015) ITER fusion project to take at least 6 years longer than planned. Science. [En línea] Disponible en: http://bit.ly/1UfIVPJ (Revisado el 2 de junio de 2016).
Coren, M. (2016) Germany had so much renewable energy on Sunday that it had to pay people to use electricity. Quartz. [En línea] Disponible en: http://bit.ly/1Y9EYNJ (Revisado el 1 de junio de 2016).
ITER (2016) https://www.iter.org/ (Revisada el 2 de junio de 2016).
Martín, J. (2016) Portugal funciona cuatro días con agua, viento y sol. El país. [En línea] Disponible en: http://bit.ly/25MFyng (Revisado el 1 de junio de 2016).
Nelsen, A. (2015) Wind power generates 140% of Denmark’s electricity demand. The Guardian. [En línea] Disponible en: http://bit.ly/28kS9QJ (Revisado el 1 de junio de 2016).
Zero (2016) Consumo de electricidade em Portugal foi assegurado durante mais de 4 dias seguidos por fontes renováveis. Associaçao sistema terrestre sustentável. [En línea] Disponible en: http://bit.ly/1Y9F2gu (Revisado el 1 de junio de 2016).
1 Estados Unidos dejó el proyecto a finales de la década de los 90 por reconsideraciones con respecto a la pertinencia del proyecto. La Academia Nacional de Ciencias convocó a un panel de expertos en fusión nuclear, quienes hicieron la recomendación de re-integrarse al proyecto.
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