Usamos cookies para lhe proporcionar a melhor experiência. Ao continuar a utilizar o nosso website, assumimos que concorda com a utilização de todos os cookies neste website.
A petrolífera italiana Eni está investindo US$ 50 milhões na Commonwealth Fusion Systems, uma spin-off do MIT que colabora com o instituto no desenvolvimento de ímãs supercondutores para produzir energia com zero emissão de carbono em um experimento de fusão nuclear chamado SPARC. Julian Turner conversa com o CEO Robert Mumgaard para obter mais detalhes.
Nas profundezas dos sagrados corredores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), uma revolução energética está em curso. Após décadas de progresso, os cientistas acreditam que a energia de fusão está finalmente pronta para brilhar e que o objetivo final de energia ilimitada, livre de combustão e com zero emissões de carbono pode estar ao nosso alcance.
A gigante italiana de energia Eni compartilha desse otimismo, investindo € 50 milhões (US$ 62 milhões) em um projeto colaborativo com o Centro de Ciência e Fusão de Plasma (PSFC) do MIT e a empresa privada Commonwealth Fusion Systems (CFS), que visa acelerar a integração da energia de fusão à rede elétrica em apenas 15 anos.
O controle da fusão nuclear, o processo que alimenta o Sol e as estrelas, está travado por um problema antigo: embora a prática libere enormes quantidades de energia, ela só pode ser realizada a temperaturas extremas de milhões de graus Celsius, mais quentes que o centro do Sol e quentes demais para qualquer material sólido suportar.
Devido ao desafio de confinar os combustíveis de fusão nessas condições extremas, os experimentos de energia de fusão têm, até agora, operado com déficit, gerando menos energia do que a necessária para sustentar as reações de fusão e, portanto, são incapazes de produzir eletricidade para a rede elétrica.
“A pesquisa sobre fusão nuclear tem sido amplamente estudada nas últimas décadas, resultando em avanços na compreensão científica e nas tecnologias para a geração de energia por fusão”, afirma Robert Mumgaard, CEO da CFS.
“O CFS está comercializando a fusão nuclear usando a abordagem de alto campo, na qual estamos desenvolvendo novos ímãs de alto campo para fabricar dispositivos de fusão menores, utilizando a mesma abordagem física dos grandes programas governamentais. Para isso, o CFS trabalha em estreita colaboração com o MIT em um projeto conjunto, começando pelo desenvolvimento dos novos ímãs.”
O dispositivo SPARC utiliza campos magnéticos potentes para manter o plasma quente – uma sopa gasosa de partículas subatômicas – no lugar, impedindo que ele entre em contato com qualquer parte da câmara de vácuo em formato de rosca.
“O principal desafio é criar um plasma em condições que permitam a fusão, de modo que ele produza mais energia do que consome”, explica Mumgaard. “Isso depende muito de uma subárea da física conhecida como física de plasmas.”
Este experimento compacto foi projetado para produzir cerca de 100 MW de calor em pulsos de dez segundos, energia suficiente para abastecer uma pequena cidade. No entanto, como o SPARC é um experimento, ele não incluirá os sistemas para converter a energia de fusão em eletricidade.
Cientistas do MIT preveem que a produção será mais que o dobro da energia usada para aquecer o plasma, alcançando finalmente o marco técnico definitivo: energia líquida positiva proveniente da fusão.
“A fusão ocorre dentro de um plasma mantido no lugar e isolado por campos magnéticos”, diz Mumgaard. “Isso é conceitualmente como uma garrafa magnética. A intensidade do campo magnético está fortemente relacionada à capacidade da garrafa magnética de isolar o plasma para que ele possa atingir as condições de fusão.”
“Assim, se conseguirmos produzir ímãs potentes, podemos criar plasmas que atingem temperaturas e densidades mais elevadas com menos energia. E com plasmas melhores, podemos fabricar dispositivos menores e mais fáceis de construir e desenvolver.”
“Com os supercondutores de alta temperatura, temos uma nova ferramenta para criar campos magnéticos de altíssima intensidade e, assim, recipientes magnéticos menores e melhores. Acreditamos que isso nos levará à fusão nuclear mais rapidamente.”
Mumgaard está se referindo a uma nova geração de eletroímãs supercondutores de grande diâmetro que têm o potencial de produzir um campo magnético duas vezes mais forte do que o empregado em qualquer experimento de fusão existente, permitindo um aumento de mais de dez vezes na potência por unidade de tamanho.
Feitos de fita de aço revestida com um composto chamado óxido de ítrio-bário-cobre (YBCO), os novos ímãs supercondutores permitirão que o SPARC produza uma potência de fusão de cerca de um quinto da do ITER, mas em um dispositivo com apenas cerca de 1/65 do volume.
Ao reduzir o tamanho, o custo, o cronograma e a complexidade organizacional necessários para construir dispositivos de energia de fusão líquida, os ímãs de YBCO também permitirão novas abordagens acadêmicas e comerciais para a energia de fusão.
“O SPARC e o ITER são ambos tokamaks, um tipo específico de confinamento magnético baseado no extenso desenvolvimento da ciência básica da física de plasmas ao longo das décadas”, esclarece Mumgaard.
“O SPARC utilizará a próxima geração de ímãs supercondutores de alta temperatura (HTS), que permitem um campo magnético muito mais intenso, proporcionando o desempenho de fusão desejado em um tamanho muito menor.
“Acreditamos que este será um componente fundamental para alcançar a fusão nuclear em um prazo relevante para o clima e um produto economicamente atrativo.”
Em relação aos prazos e à viabilidade comercial, o SPARC é uma evolução de um projeto de tokamak que vem sendo estudado e aprimorado há décadas, incluindo trabalhos realizados no MIT a partir da década de 1970.
O experimento SPARC tem como objetivo abrir caminho para a primeira instalação de energia de fusão do mundo, com capacidade de geração de cerca de 200 MW de eletricidade, comparável à da maioria das usinas elétricas comerciais.
Apesar do ceticismo generalizado em torno da energia de fusão – a Eni tem a visão de futuro de ser a primeira empresa petrolífera global a investir fortemente nessa área – os defensores acreditam que a técnica pode potencialmente atender a uma parcela substancial das crescentes necessidades energéticas mundiais, ao mesmo tempo que reduz drasticamente as emissões de gases de efeito estufa.
A escala reduzida possibilitada pelos novos ímãs supercondutores permite uma via mais rápida e barata para a geração de eletricidade a partir da energia de fusão na rede elétrica.
A Eni estima que o desenvolvimento de um reator de fusão de 200 MW até 2033 custará US$ 3 bilhões. O projeto ITER, uma colaboração entre a Europa, os EUA, a China, a Índia, o Japão, a Rússia e a Coreia do Sul, já ultrapassou a metade da sua meta de realizar o primeiro teste de plasma superaquecido até 2025 e a primeira fusão em potência máxima até 2035, e tem um orçamento de cerca de € 20 bilhões. Assim como o SPARC, o ITER não foi projetado para gerar eletricidade.
Assim, com a rede elétrica dos EUA abandonando as usinas monolíticas de carvão ou fissão de 2GW a 3GW em favor de usinas na faixa de 100MW a 500MW, a energia de fusão pode competir em um mercado acirrado? E, em caso afirmativo, quando?
“Ainda há pesquisas a serem feitas, mas os desafios são conhecidos, novas inovações estão apontando o caminho para acelerar o processo, novos participantes como a CFS estão trazendo um foco comercial para os problemas e a ciência básica está madura”, diz Mumgaard.
“Acreditamos que a fusão está mais próxima do que muitos imaginam. Fiquem ligados.” jQuery( document ).ready(function() { /* Carrossel de empresas */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
A DAMM Cellular Systems A/S é uma das líderes mundiais em sistemas de comunicação de rádio troncalizado terrestre (TETRA) e rádio móvel digital (DMR) confiáveis, robustos e facilmente escaláveis para clientes industriais, comerciais e de segurança pública.
O DAMM TetraFlex Dispatcher oferece maior eficiência às organizações que operam uma frota de assinantes que exigem comando, controle e monitoramento de comunicações via rádio.
O sistema de registro de voz e dados DAMM TetraFlex oferece funções abrangentes e precisas de gravação de voz e dados, além de uma ampla gama de recursos de registro CDR.
A Green Tape Solutions é uma consultoria australiana especializada em avaliações, aprovações e auditorias ambientais, bem como em estudos ecológicos.
Quando você busca melhorar o desempenho e a confiabilidade de sua usina de energia, precisa da experiência de simulação ideal para alcançar esse objetivo. Uma empresa se dedica a produzir simuladores de usinas de energia extremamente realistas, garantindo que sua equipe tenha o conhecimento necessário para operar sua usina com segurança e eficiência.
Data da publicação: 18 de dezembro de 2019