Pot ser Europa neutral en emisions de carboni?

No hi ha dubte que cal limitar les emissions de gasos d'efecte hivernacle però, com cal fer-ho?

Encara que es faci un desplegament massiu d'energies renovables no és suficient si no es tracen  altres estratègies complementarien que facin possible minvar les emissions.

Un estudi que es va publicar el juny de 2023 al 19è International Conference on the European Energy Market (EEM) presentava diversos escenaris necessaris per assolir l'objectiu  de zero emissions a la  Unió Europea (UE) l'any 2050.

En l'informe s'explica que la captura de carboni que es transporta a dipòsits subterranis en alta mar, podria ser una manera rendible d'aconseguir els futurs objectius de reducció d'emissions

La neutralitat de carboni és el gran repte que cal conseguir per mimitzar el canvi climàtic el qual, sembal no te volta enrere. S'enten com a net zero quan la quantitat de carboni alliberat a l'atmosfera a l'any es compensa amb la mateixa quantitat que s'elimina de l'atmosfera. Tot i que, fins ara la gran part de les reduccions de les emissions de CO2 provenen de la intensificació en el desplegametn de les energies renovables i l'electrificació, encara no hi ha prou per a alguns sectors amb més consum d'energia com:  la indústria pesant, el transport marítim i l'aviació; són molt difícils de descarbonitzar. És a dir, aquests sectors encara necessiten combustibles fòssils durant les properes dècades.

Dins de noves línies estratègiques per ajudar Europa a compensar les seves emissions, hi ha la captura de carboni donat que, les emissions de carboni es capturen directament de les fonts que ho generen i es podrai crear infraestrctura (p.e. Canonnades) per transportar-lo fins a llocs offshore, on el carboni s'injectaria a les cavitats subterrànies sota el fons marí per emmagatzemar-lo indefinidament.

Una altra opció serien els combustibles sintètics. Aquests són químicament els mateixos que els combustibles fòssils, però creats amb carboni que ja circula per l'atmosfera. En conseqüència, els combustibles sintètics no afegeixen carboni addicional a l'atmosfera, com és el cas dels combustibles fòssils extrets del sòl. Com a exxemples de combustibles sintètics s´pon el metà artificial i metanol.

L'estudi Impact of CO2 pricing on cost savings in energy communities mostra que es van explorar les diferents proporcions d'energia renovable, captura de carboni i ús de combustible sintètic a 90 regions geogràfiques d'Europa que necesiten aconseguir la neutralitat de carboni. També, considera diferents nivells de captura de carboni, que varina ente les 200 fins els 1.000 MTm de carboni capturat o eliminats de l'atmosfera cada any.

Els resultats mostren que el segrest de carboni és l'opció més rendible per aconseguir la neutralitat de carboni. Independentment de la quantitat de segrest de carboni que es produeixi, té sentit financer implementar la infraestructura.

Els resultats de l'estudi indiques que si es confia menys en la captura i s'utilitzen més tecnologies d'hidrogen verd i de combustible sintètic per aconseguir la neutralitat de carboni, els costos financers podrien ser un 10% més elevats, però també es reduirien els potencials riscos que tenen a veru amb la captura.

En definitiva, no serà ni una cosa o l'altra en exclusiva, es a dir, implicarà una combinació de tot.

Ramon Gallart

Llei d'Ampère.

De vegades, pot passar desapercebut que no hauríem pogut inventar motors elèctrics, equips de telecomunicacions i molt més sense la relació fonamental entre l'electricitat i el magnetisme.

L'electromagnetisme clàssic, o electrodinàmica clàssica, va ser explicat per primera vegada a la dècada de 1820 per André-Marie Ampère, un físic i matemàtic francès. A través d'una sèrie d'experiments, Ampère va descobrir que es genera un camp magnètic quan la càrrega flueix a través de dos cables paral·lels, separant-los o unint-los. També va identificar la important distinció entre corrent i voltatge. La unitat de corrent elèctric es coneix com a ampere en honor del fundador de l'electrodinàmica

Ampère era professor de matemàtiques al Collège de París (França). Va desenvolupar una fórmula per mesurar la força magnètica entre dos corrents elèctrics, que va ser fonamental per als desenvolupaments de l'electricitat i el magnetisme del segle XIX.

Curiosament, l'educació d'Ampère provenia dels llibres de la biblioteca de la seva família, ja que el seu pare creia que els nens petits no havien d'anar a l'escola. Quan tenia 12 anys, es va dedicar a ensenyar matemàtiques i, amb només 18 anys, ja dominava tot el camp conegut, segons s'exposa al Museu Ampère de Poleymieux-au-Mont-d'Or, França.

Va començar la seva carrera l'any 1799 com a professor de matemàtiques i ciències a Lió, França. Es va traslladar a París el 1804 per convertir-se en tutor a l'École Polytechnique. Al llarg de les dues dècades següents, a més de la tutorització a la Politècnica, també va impartir cursos d'astronomia, filosofia i matemàtiques a la Universitat de París. Va deixar la universitat el 1824 per convertir-se en catedràtic de física experimental al Collège de France, també a París, on va experimentar per primera vegada amb la naturalesa de les forces elèctriques i magnètiques..

A principis de la dècada de 1820, el matemàtic François Arago, va fer saber a Ampère els experiments d'electromagnetisme que estaven realitzant amb el físic danès Hans Christian Ørsted qui va estudiar la interacció entre un corrent i una agulla magnetitzada, Ørsted va descobrir que l'agulla es desviava per un corrent elèctric.

IInspirat per aquestes troballes, Ampère va explorar encara més la relació entre electricitat i magnetisme. Va construir un aparell amb un cable de 20 metres de llarg que transportava un corrent elèctric. En el seu primer experiment, va moure una brúixola més a prop del cable i va descobrir que l'agulla traçava una sèrie de bucles circulars concèntrics en el pla perpendicular al cable.

En experiments posteriors, va substituir el cable de 20 metres per un de més curt. Va investigar la força exercida sobre el cable i va demostrar que dos cables paral·lels que transporten corrents elèctrics s'atrauen o es repel·leixen, depenent de si els corrents flueixen en la mateixa direcció o en sentit contrari. Aquest descobriment va establir les bases del que es coneix com a electrodinàmica.

Utilitzant els resultats del seu experiment, va formular una equació per calcular la força magnètica per unitat de longitud entre dos conductors paral·lels.

El principi de la Llei d'Ampère estableix que l'acció mútua de dues longituds de fil conductor de corrent és proporcional a les seves longituds i a les intensitats que circulen per ells. La llei d'Ampère s'utilitza per determinar el camp magnètic generat per un corrent elèctric, i té aplicacions en electroimants, motors, generadors i transformadors.

El 1827 Ampère va publicar les seves conclusions al Memoir on the Mathematical Theory of Electrodynamic Phenomena, Uniquely Deduced From Experience. Va ser la primera vegada que s'escrivia sobre electrodinàmica .

Ramon Gallart

Energia Nuclear a Austràlia.

El 18 de juny, el Senat dels EUA va aprovar una legislació per desenvolupar tecnologies nuclears avançades amb un suport aclaparador. L'endemà, el líder de l'oposició australiana, Peter Dutton, va anunciar un pla, si fos elegit, per construir set plantes nuclears al llarg de les costes d'Austràlia. Aquesta proposta va generar una forta oposició.

Austràlia, tot i tenir els dipòsits d'urani més grans del món, no té centrals nuclears a causa de les prohibicions federals i estatals. Els governs regionals dels cinc estats objectiu del pla de Dutton van rebutjar unànimement la seva proposta. Altres  líders, van assenyalar els elevats costos  i els reptes de la gestió de residus radioactius a llarg termini com a raons principals per oposar-s'hi.

Dutton i els seus seguidors creuen que poden superar aquests obstacles legals mitjançant negociacions i incentius, destacant els riscos potencials de no adoptar la seva estratègia. El ministre per al Canvi Climàtic i l'Energia, Ted O’Brien, va argumentar que sense energia nuclear, la xarxa energètica d'Austràlia afrontaria una severa inestabilitat durant la seva transició.

Els crítics del pla de Dutton argumenten que canviar el focus cap a l'energia nuclear interrompria l'impuls actual cap a fonts d'energia renovables com la solar i l'eòlica, que ja estan sent àmpliament desplegades. Però, un gir cap a l'energia nuclear podria descarrilar la transició dels combustibles fòssils i confondre la indústria.

Un repte clau per a les fonts d'energia renovables és la seva intermitència. Malgrat els avenços en la tecnologia de bateries, encara no són suficients per reemplaçar completament la producció contínua proporcionada per les centrals de carbó. Per això, es veu l'energia nuclear com una solució viable a llarg termini per proporcionar energia de base fiable que complementi les renovables.

Els defensors del pla de Dutton suggereixen reutilitzar antigues centrals de carbó per a noves estacions nuclears, però experts argumenten que els únics requisits  per a les instal·lacions nuclears fan que aquest enfocament no sigui possible sense estudis geològics i compliment regulador.

Una proposta es la d'importar reactors modulars petits (SMR) per agilitzar el procés, però els precedents  mostren que els projectes nuclears sovint s'enfronten a retards. A més, Austràlia manca de la força de treball especialitzada necessària per a l'energia nuclear, que podria trigar dècades a desenvolupar-se.

Podria tenir cabuda, desenvolupar sistemes híbrids on l'energia nuclear doni suport a les energies renovables mitjançant operacions flexibles i tecnologies avançades d'emmagatzematge.

Ramon Gallart

Punts de recàrrega per VE publics o privats?

La ràpida adopció dels vehicles elèctrics (VE) pot contribuir significativament a l'assoliment dels objectius de descarbonització. No obstant això, és crucial abordar les qüestions relatives als impactes que la instal·lació de la infraestructura de càrrega tindrà tant en els sistemes de transport com en els de distribució d'energia. 

El nombre de punts de càrrega públics ha crescut fins al punt que comença a ser factible tenir un vehicle elèctric i carregar-lo exclusivament amb carregadors públics. Però, quins avantatges i inconvenients hi ha entre escollir la càrrega residencial o la pública? Com s'ha de gestionar la infraestructura de la xarxa, l'operació i l'equitat del consumidor?

Pel que fa a la infraestructura elèctrica, es calcula que més del 85% de la càrrega dels vehicles elèctrics es fa a casa. De fet, encara hi ha casos en què no és factible tenir un vehicle elèctric sense accés a un punt de recàrrega privat, fins i tot tenint en compte el recent augment de la disponibilitat dels punts de recàrrega públics. Els consumidors tenen diferents opcions pel que fa a la instal·lació del carregador, que varien des de la càrrega des d'una presa estàndard fins a la instal·lació d'un carregador trifàsic o monofàsicc.

El nombre de punts de càrrega públics ha crescut fins al punt que comença a ser factible tenir un vehicle elèctric i carregar-lo exclusivament amb carregadors públics. Però, quins avantatges i inconvenients hi ha entre escollir la càrrega residencial o la pública? Com s'ha de gestionar la infraestructura de la xarxa, l'operació i l'equitat del consumidor?

Pel que fa a la infraestructura elèctrica, es calcula que més del 85% de la càrrega dels vehicles elèctrics es fa a casa. De fet, encara hi ha casos en què no és factible tenir un vehicle elèctric sense accés a un punt de recàrrega privat, fins i tot tenint en compte el recent augment de la disponibilitat dels punts de recàrrega públics. Els consumidors tenen diferents opcions pel que fa a la instal·lació del carregador, que varien des de la càrrega des d'una presa estàndard fins a la instal·lació d'un carregador trifàsic o monofàsic.

Aquestes càrregues són grans en comparació amb els electrodomèstics d'una llar. Tanmateix, les càrregues del VE són més problemàtiques si coincideixen durant les hores de més consum a la llar. Els edificis residencials estan connectats a xarxes de distribució de baixa tensió que incorren en pèrdues relativament elevades, el que significa que poden ser necessàries ampliacions de la xarxa, que solen ser costoses per al sistema de distribució. D'altra banda, els carregadors públics de potències elevades es connecten normalment mitjançant un centre de transformació que alimenta un transformador des de la mitja tensió. A més, el nombre de carregadors necessaris és significativament menor en comparació amb el paradigma dels punts de recàrrega privats, tot i que la col·locació intel·ligent d'aquests carregadors és una àrea que encara necessita molta recerca.

En canvi, els carregadors públics tenen molt poca flexibilitat. Amb els carregadors ràpids (50-250 kW), els consumidors solen esperar que el seu vehicle es carregui ràpidament i es veurien molt molestos per una càrrega retardada. Alguns carregadors públics amb una potència més baixa (sovint anomenats carregadors de destinació perquè es col·loquen en ubicacions on els consumidors poden passar una hora o més) tenen certa flexibilitat. No obstant això, en aquests casos, els consumidors solen pagar pel temps que passen al carregador (en lloc de per kWh) i retardar la càrrega pot provocar cua: altres consumidors arriben i troben els carregadors no disponibles. A més, la potència més alta d'aquests carregadors pot fer que el funcionament sigui més difícil, ja que aquests carregadors augmenten la volatilitat de la demanda: un nombre reduït de carregadors ràpids coincidint poden provocar canvis sobtats d'1 MW en la càrrega.

Pel que fa a l'equitat del consumidor, cal esmentar que la possibilitat de carregar un vehicle a casa és un privilegi. Això afecta de manera desproporcionada els llogaters, que sovint no disposen d'aparcament privat. La càrrega residencial és més barata si es gestiona bé, especialment si es disposa de tarifes especials per a aquells que tenen carregadors de vehicles elèctrics. A més, els costos requerits per actualitzar la xarxa de distribució sovint es socialitzen en un augment dels preus de l'electricitat que aplica a tots els consumidors.

Els carregadors públics representen una inversió molt més justa ja que tots els propietaris de vehicles elèctrics hi poden accedir. Tanmateix, cal tenir cura de col·locar els carregadors prioritzant aquelles comunitats que no tenen accés a la càrrega privada.

Des de la perspectiva de l'operador de xarxa, la càrrega de vehicles a les llars presenta alhora un repte i una oportunitat. Tot i que la demanda de càrrega coincideix en gran mesura amb la demanda punta, normalment els vehicles romanen aparcats a casa durant molt més temps del necessari per carregar-los. Això significa que, si s'incentiva adequadament, la demanda de càrrega de vehicles es podria traslladar al període nocturn (on la demanda és baixa actualment).

Actualment, la major part de la càrrega és residencial. Aquest model permet als consumidors accedir a un carregador dedicat i té avantatges importants pel que fa al funcionament de la xarxa, ja que les càrregues individuals són més petites i es pot aprofitar la flexibilitat de la demanda. Tanmateix, l'accés a aquesta modalitat de càrrega és desigual i les xarxes de distribució poden requerir actualitzacions costoses. La recàrrega pública, en canvi, fa un ús més eficient de la infraestructura i ofereix opcions de càrrega a aquells que no poden carregar a casa. Una combinació d'ambdós modes de càrrega pot equilibrar els avantatges de la càrrega residencial flexible amb la volatilitat dels carregadors públics ràpids. No obstant això, les inversions s'haurien de centrar en augmentar l'accés i l'assequibilitat dels punts de recàrrega públics per evitar agreujar les desigualtats..

Ramon Gallart

Presentació del Llibre Blanc de la IA Aplicada al Sector de l'Energia.

He tingut el plaer dea participar activament en la taula rodona sobre la presentació del Llibre Blanc de la Intel·ligència Artificial (IA) aplicada al sector de l'hashtag#Energia.

Aquest esdeveniment ha estat organitzat per CIDAI - Centre of Innovation for Data Tech and Artificial Intelligence, una entitat destacada en la promoció i desenvolupament de tecnologies avançades i la seva aplicació en diversos sectors industrials. 

Lluís Juncà, director general d'Innovació, Economia Digital i Emprenedoria, ha donat la benvinguda institucional i ha destacat “el paper clau” que pot tenir la IA en la “transformació i optimització de la manera com produïm, gestionem i consumim l’energia". Assumpta Farran, directora general d’Energia de la Generalitat de Catalunya, ha fet una presentació sobre el context i estat del sector energètic a hashtag#Catalunya. Posteriorment, Joan Mas-Albaigès, director del CIDAI i cap de l’Àrea Digital d’Eurecat - Centro Tecnológico, ha presentat l’informe. (https://lnkd.in/d48q5H-K)

Durant l'acte s'han discutit les conclusions del Llibre Blanc, un document exhaustiu que analitza com la IA pot transformar el sector energètic tant a curt com a mitjà termini on ha destacat:

 1. La millora de l'eficiència en la producció d'energia, la predicció de la producció d'energia renovable i l'optimització de l'ús de recursos. Vaig exposar la seva visió sobre l'impacte de la IA en la gestió de les xarxes de distribució, especialment impacte en les xarxes intel·ligents.

 2. La IA permet la personalització d'ofertes i tarifes, millora la predicció de la demanda i consum, i fomenta l'ús eficient d'energia per part dels consumidors. També s'ha discutit la possibilitat d'optimitzar els sistemes d'emmagatzematge i la gestió de l'energia emmagatzemada per equilibrar l'oferta i la demanda.

 3. S'han presentat propostes per resoldre alguns dels principals desafiaments del sector, com la implementació de sistemes intel·ligents per augmentar l'eficiència i reduir desaprofitaments. 

 4. S'ha destacat com la IA pot catalitzar una transició cap a models més sostenibles i eficients, amb el potencial de revolucionar la indústria energètica i crear noves oportunitats de negoci.

 5. No han quedat a banda els aspectes sobre la regulació i les implicacions ètiques de l'ús de la IA en el sector energètic.

El debat ha estat mitjançant una taula rodona, moderada per Pol Torres i ha comptat amb la participació de membres del sector, Esther Izquierdo Martínez, com a membre de la Junta del Clúster de l'Energia Eficient de Catalunya i directora d’Innovació de ARCbcn, Enginyeria & Innovació - WATTEGA, Jose Luis Domínguez García, cap del grup de Sistemes Elèctrics de Potència de l’IREC i Antoni Company Vila, Product Owner de Bamboo Energy.

Ramon Gallart.

Estacions de recàrrega ultraràpida per VE.

Les infraestructures per els vehicles elèctrics són el futur i la consolidació de l'electromobilitat arreu del món. 

L'ús d'aquestes tecnologies permet recarregar les bateries en pocs minuts, acostant el propietari del vehicle elèctric al dinamisme de repostar, similar als motors de combustió. Amb l'expansió de les estacions de recàrrega públiques d'alta potència, estan sorgint nous reptes en la planificació, com el disseny d'una xarxa eficient que integri les estacions de recàrrega ultra ràpides al sistema elèctric.c.

 

Existeix una sinergia en la integració de totes les estacions de recàrrega ultraràpida previstes per a una determinada xarxa viària. La reintroducció dels vehicles elèctrics és una tecnologia orientada a impulsar una major flexibilitat per a les ciutats modernes i sostenibles, oferint una alternativa eficient per afrontar l'escassetat de combustible i els canvis climàtics. En els últims anys, el ràpid creixement dels vehicles elèctrics ha incrementat la recerca de nous enfocaments per donar suport a la planificació de la instal·lació de les estacions de recàrrega públiques, determinació del nombre de punts de càrrega per estació i la potència activa nominal adequada.

La definició de les ubicacions es pot abordar des d'una àmplia perspectiva. Des de la perspectiva del sistema elèctric, el procediment d'assignació s'ha de basar en un compromís entre servir els propietaris de vehicles elèctrics i mantenir els llindars de qualitat de servei (com ara magnituds de tensió i fluxos de corrent). Els models solen estar dissenyats per gestionar el balanç energètic amb l'augment de la demanda de càrrega de vehicles elèctrics i identificar estratègies per reforçar els alimentadors de la xarxa de distribució. Tot i que aquesta estratègia és habitual des de la perspectiva del sistema elèctric, les demandes de recàrrega estan fortament associades amb el flux de trànsit de les xarxes viàries.

A mesura que augmenta la necessitat d'estacions de recàrrega ultraràpida, el procediment d'assignació d'aquestes estacions inclourà diferents criteris per ampliar els alimentadors de la xarxa de distribució, especialment en centres urbans. Aquesta limitació és previsible, ja que, a mesura que s'allunya dels nuclis urbans, els alimentadors de la xarxa local de distribució poden estar tècnicament limitats per agregar grans càrregues. En altres escenaris més allunyats dels nuclis urbans, pot no existir un punt d'accés als alimentadors de la xarxa de distribució de mitjana tensió. Aquests supòsits són habituals quan la planificació ha de satisfer la demanda de càrrega dels vehicles elèctrics a les xarxes viàries que connecten ciutats.

En aquests casos, les infraestructures de càrrega ultraràpida es connecten directament a les subestacions de mitjana tensió més properes. Per tant, és rellevant considerar com això afecta la planificació de la xarxa i la construcció de noves subestacions.

Ramon Gallart.

Digitalització i xarxes intel·ligents.

Desenvolupar una infraestructura electrica intel·ligent i digital no és només un objectiu, sinó una necessitat per establir un sistema energètic verd, resilient i integrat digitalment. 

Els Operadors del Sistema de Distribució (DSOs) estan a l'avantguarda d'aquesta transformació, compromesos a aprofitar solucions digitals i intel·ligents per maximitzar la integració d'energies renovables i garantir una utilització eficient de la xarxa.

Els reptes que enfronten els DSOs són diversos, impulsats per factors externs com l'electrificació, la descentralització, l'envelliment de la infraestructura, les expectatives canviants dels consumidors, els impactes del canvi climàtic i les amenaces cibernètiques. Per això, els DSOs estan adoptant estratègies com millorar la participació dels clients, garantir la fiabilitat de la xarxa, optimitzar les inversions en la xarxa i reforçar la resistència contra amenaces naturals i cibernètiques. Aquestes estratègies són fonamentals per assolir la transició cap a l'energia verda i la transformació digital.

Per aconseguir aquests objectius cal establir indicadors de xarxa intel·ligent (SGIs) que monitoritzen l'evolució d'aquests reptes. Un d'ells, és augmentar l'observabilitat de les xarxes, millorant la comprensió de les condicions de la xarxa per una millor presa de decisions.

L'observabilitat, es pot enendre com la consciència temporal, geoespacial i topològica de les variables i els actius de la xarxa elctrica que permet el control adequat de la tensió, la gestió de la congestió i la integració àgil de diverses fonts d'energia. A més, recolza la planificació d'infraestructures a llarg termini en proporcionar informació en temps real i facilitar ajustaments operatius.

Malgrat els seus avantatges, millorar l'observabilitat presenta reptes, especialment en la complexitat que tenen les xarxes de distribució de BT, la variabilitat en la demanda dels consumidors i la integració de recursos energètics distribuïts. Superar això, requereix inversions importants en infraestructura de la xarxa intel·ligent, tecnologies avançades de monitoratge i també, la capacitació del personal.

Abordar els marcs regulatoris i les limitacions pressupostàries també esdevé clau per escalar l'observabilitat en un DSO. 

Les iniciiatives com és l'estudi "Grid for Speed" d'Eurelectric (https://lnkd.in/dE8ZKXd4), subratllen la necessitat d'inversions i hashtag#innovació des de l'automatització, digitalització fins el segon desplegament de comptadors intel·ligents que haura de comçar pel 2025.

Tot i que el camí cap a un sistema energètic intel·ligent i digital presenta reptes, els beneficis intrínsucs com una major fiabilitat, resiliència i eficiència operativa, són convinents. Prioritzant l'observabilitat i abordant els seus reptes associats, els DSO obren el camí cap a un futur energètic sostenible que compleixi amb els objectius ambientals i les necessitats dels consumidors.

Ramon Gallart

Reactor de fusió nuclear.

Un prototip de reactor de fusió nuclear, encara que encara no és capaç de generar energia, ha aconseguit produir neutrons d'alta energiaa.

Aquest prototip s'ha anomentat Fuze-Q, és capaç de realitzar milers de reaccions de fusió, provocant un augment gradual de les temperatures, densitats de plasma i temps de reacció necessaris per generar més energia de la que consumeix. Es preveu que aquest reactor de fusió pugui produir energia de manera fiable per a 30.000 llars.

El reactor de fusió en qüestió no es pot comparar amb el megaprojecte ITER, que ocupa una illa en una ciutat i que està prenent forma al sud de França. El ITER, finançat amb fons públics i enfrontant retards acumulats, tindrà una altura de 30 metres i pesarà més de 23.000 tones quan entri en funcionament (nova previsió per a 2029).

Els dos principals factors per dissenyar un reactor de fusió són el cost, la complexitat i la mida. Per això, el Fuze-Q s'ha reduït al màxim possible, prescindint de sistemes com la criogenia, bobines superconductores i imants.

La motivació per crear un reactor molt més petit es basa en la creença que els sistemes gegantescos no són necessaris ni desitjables per a la investigació, ja que el seu tamany els fa poc pràctics.

La fusió d'ions d'elements lleugers en un plasma gasós pot alliberar una gran quantitat d'energia si es supera la seva repulsió electrostàtica mútua. Això implica augmentar l'energia cinètica dels ions fins que es moguin prou ràpid (és a dir, que estiguin prou calents) per xocar i fusionar-se. El ITER segueix un disseny tradicional de tokamak, que busca activar un plasma deu vegades més calent que el Sol en un recinte gegant i buit de 20 metres d'ample. Com més gran sigui el recinte, més potència es produeix, cosa que explica el tamany gegantí del ITER.

No obstant això, a mesura que els ions són més ràpids i calents, es tornen més difícils de confinar. Estabilitzar el plasma requereix una enorme bateria d'imants superconductors refrigerats criogènicament.

D'altra banda, el prototip proposat evita provocar una reacció de fusió contínua i es centra en encadenar curts pulsos d'activitat de fusió. Aquests pulsos comencen amb un dispar de plasma de deuteri (un isòtop de l'hidrogen) en un extrem d'un tub de buit d'un metre de llarg, al centre del qual hi ha un elèctrode. El plasma s'accelera pel tub fins que arriba a l'extrem cònic de l'elèctrode, moment en què les forces magnètiques el comprimeixen en una columna ajustada, amb diferents capes fluïnt a diferents velocitats. Aquest flux manté el plasma estable i genera neutrons d'alta energia fins que finalment es col·lapsa.

Actualment, això passa en uns deu microsegons. Per a un dispositiu comercial, aquest temps d'activitat haurà d'estendre's a més de cent microsegons, i el combustible haurà d'incloure un isòtop d'hidrogen de curta durada, car i difícil d'obtenir anomenat triti.

Helion ha avançat encara més venent anticipadament 50 MW de potència a Microsoft, amb entrega prevista per a 2028. Els condensadors plens d'oli que es necessitaran són l'única manera d'entregar els grans pulsos d'energia necessaris a alta velocitat per iniciar les reaccions de fusió.

El Fuze-Q emmagatzemarà 1,5 MJ d'energia en aquests condensadors, aproximadament un terç de l'energia alliberada per un kg de TNT. Helion, per contrast, emmagatzemarà uns 50 MJ per descarregar-se en menys d'un mil·lisegon.

Inicialment, Helion fusionarà deuteri amb heli-3, un isòtop d'heli molt rar i extremadament car, en una reacció que produeix relativament pocs neutrons. Això no és un problema per a Helion, ja que no necessita neutrons per bullir aigua, sinó que produeix electricitat directament de la fusió. Això significa que necessitem menys fusió per obtenir un guany net.

Relativament poques empreses de fusió tenen plans d'utilitzar heli-3 com a combustible, ja que és tan escàs que alguns experts han suggerit extreure'l de la Lluna.

Si tot funciona com s'espera a escala, s'hauria de poder recuperar prou energia electromagnètica del sistema de fusió per recarregar aquests bancs de condensadors amb un petit excedent. Aquest petit excedent és el que es considera com a generació neta.

No obstant això, és poc probable que es produeixi un excedent net una vegada es tinguin en compte les demandes energètiques dels sistemes de refrigeració i commutació.

Els Estats Units han fet una gran aposta per la fusió, una tecnologia important perquè, sense risc de reaccions en cadena, gairebé no genera residus radioactius..

Ramon Gallart
Article Original:https://spectrum.ieee.org/zap-energy-fusion-reactor