Home Imprese Sostenibili Richiesta di energia: nella futura strategia energetica può rientrare la fusione nucleare?

Richiesta di energia: nella futura strategia energetica può rientrare la fusione nucleare?

fusione nucleare, conviene?
Immagine da Depositphotos

In un mondo che cambia velocemente e punta sulla digitalizzazione, l’energia eletrica è fondamentale e le previsioni nei prossimi tre anni sulla domanda globale mostrano tassi di crescita enormi… come produrremo l’energia che ci serve? Rinnovabili o fossili, la fusione nuvcleare può rientrare in questa strategia?

Secondo il rapporto 2023 sul mercato dell’energia elettrica realizzato dall’Agenzia internazionale dell’energia (Iea), la domanda elettrica crescerà in media del 3% all’anno nei prossimi 3 anni arrivando, nel 2025, a una domanda globale di 29.281 TWh.

Per darvi un termine di paragone, in Italia, secondo i dati Terna di fine 2021, la produzione nazionale lorda è stata di 289,1 TWh, coperta per il 59% dalla produzione termoelettrica non rinnovabile, per il 16,4% dalla produzione idroelettrica e per il restante 24,6% dalle fonti eolica, geotermica, fotovoltaica e bioenergie.

La prima buona notizia è che, sempre secondo la Iea, nel 2025 le fonti rinnovabili supereranno il carbone come prima fonte energetica al mondo e insieme al nucleare copriranno quasi tutta la crescita della domanda globale di elettricità nei prossimi tre anni.

Infatti, la quota di energia elettrica prodotta attraverso le fonti rinnovabili salirà dal 29% nel 2022 al 35% nel 2025; ma nel futuro mix energetico, vista la crescente domanda ci sarà posto anche per la fusione nucleare, tecnologia verso la quale ogni tanto un esperimento scientifico di successo ci dà fiducia?

Fusione nucleare, può rientrare nel mix energetico del futuro?

Naturalmente, anche nel campo energetico, la spinta della ricerca verso una tecnologia piuttosto che un’altra passa dall’accettazione dei mercati e degli investitori finanziari. Senza il denaro che arriva dalla raccolta difficilmente si arriva a indirizzare la ricerca scientifica verso una determinata direzione.

Ecco allora che abbiamo chiesto a John Ploeg di Pgim Fixed Income, azienda che gestisce portafogli di investimento, se la fusione nucleare può rientrare tra le soluzioni per la decarbonizzazione.

john ploeg
John Ploeg, Esg Research, Pgim Fixed Income

Per più di mezzo secolo gli investitori sono stati tentati dalla promessa che la fusione nucleare fosse sicura, affidabile e senza emissioni nocive per l’ambiente o scorie radioattive.

Tuttavia, solo quando il Lawrence Livermore National Laboratory della California ha annunciato la prima accensione di successo alla fine del 2022, la fusione è entrata nelle discussioni principali.

Questa notizia ha portato alcuni a concludere che la soluzione per la decarbonizzazione è a portata di mano, mettendo così in secondo piano l’urgenza e i benefici percepiti dell’installazione di nuove energie rinnovabili. Tuttavia, la realtà è che le sfide della fusione che restano da affrontare sono formidabili e la fusione non sarà mai la soluzione definitiva.

La fusione è di fatto il processo inverso alla fissione: invece di scindere un nucleo (di uranio arricchito), si combinano i nuclei di due o più atomi (di isotopi di idrogeno). Se la fusione potesse essere scalata, offrirebbe i vantaggi principali della fissione – un carico di base affidabile con basse emissioni e un’impronta geografica ridotta – senza la maggior parte degli svantaggi della fissione.

La fusione non ha un rischio reale di fusione, genera solo scorie a bassa radioattività e a rapido decadimento e non richiede uranio arricchito. Al contrario, uno dei suoi combustibili, il deuterio, è abbondantemente presente nell’acqua di mare, e gli esperimenti per allevare l’altro, il trizio, in loco potrebbero aumentare la sicurezza energetica.

Sebbene il raggiungimento dell’accensione – quando la fusione produce più energia di quanta ne consuma – sia una pietra miliare importante, rappresenta un passo relativamente piccolo. La reazione dipendeva dai laser, ma l’accensione considera solo l’energia che i laser fornivano all’interno del reattore, non l’elettricità che li alimentava. Considerando l’intera operazione, l’accensione ha consumato circa 100 volte più energia di quanta ne abbia creata“.

Quando, allora, potremo considerare possibile la svolta verso il nucleare pulito?

La svolta più importante avverrà quando un reattore creerà un’energia complessiva nettamente positiva, cosa che probabilmente sarà ancora lontana anni (se mai avverrà).

Una volta ottenuta una reazione positiva netta e duratura, gli impianti di fusione nucleare dovranno essere finanziati e costruiti. La figura sottostante mostra come non si tratti di un compito da poco, considerando le dinamiche della domanda e dell’offerta.

fusione nucleare
Fonte: Pgim Fixed Income e Iea, World Energy Outlook 2022. Steps si riferisce a Stated Policies Scenario, Aps si riferisce a Announced Pledges Scenario e Nze si riferisce allo scenario Net Zero Emissions by 2050

Per quanto riguarda quest’ultima, si prevede un’impennata della domanda di energia elettrica, in particolare negli scenari allineati agli obiettivi di Parigi, in cui la domanda dovrebbe più che raddoppiare entro il 2050.

Dal punto di vista dell’offerta, anche ipotizzando un generoso tasso di efficienza del 90%, per sostituire i circa 2/3 dell’elettricità attualmente generata dai combustibili fossili sarebbero necessari quasi 2.000 gigawatt (GW) di capacità di fusione.

Tuttavia, i primi prototipi prevedono fattori di capacità di appena il 20-30% a causa di diversi fattori, tra cui la manutenzione prevista, la disponibilità di acqua di raffreddamento e le esigenze operative (ad esempio, i sistemi di raffreddamento e l’allevamento di trizio).

Pertanto, affinché la fusione sia la soluzione per la decarbonizzazione, la capacità installata dovrebbe raggiungere i 10.000 GW prima della metà del secolo, un livello superiore a tutta la capacità elettrica installata oggi.

E poi ci sono altri problemi, per esempio il fatto che la fusione è utile solo per produrre elettricità…

La fusione crea elettricità, che rappresenta solo il 20% circa del consumo finale di energia a livello globale. La fusione è di scarso aiuto per il restante 80%, a meno che non venga elettrificato.

Per esempio, i trasporti rappresentano oltre il 25% del consumo energetico e nel 2020 oltre il 90% di questo consumo proverrà ancora da prodotti petroliferi, contro poco più dell’1% di elettricità. Una storia simile vale per l’elettrificazione del calore degli edifici, dove dominano ancora i combustibili fossili e le biomasse.

In entrambi i casi, l’elettrificazione sta facendo passi avanti, ma rimane ben al di sotto del ritmo necessario per raggiungere gli obiettivi di Parigi. Inoltre, circa il 25% delle emissioni globali non sono affatto legate all’energia.

Pertanto, anche se la fusione fosse praticabile, gli investimenti nell’elettrificazione e in altre tecnologie di decarbonizzazione dovrebbero accelerare rapidamente.

Allo stesso modo, la fusione (e le energie rinnovabili) non possono contribuire alla decarbonizzazione senza essere collegate ai consumatori. Si tratta di un’area di investimenti gravemente trascurata – nel suo scenario di emissioni net zero, l’Aie stima che gli investimenti nelle reti e nella trasmissione debbano più che raddoppiare entro il 2030.

Come risultato dei mancati investimenti, i progetti rinnovabili nella maggior parte dei Paesi sviluppati devono affrontare lunghi tempi di connessione, per esempio una media di sette anni negli Stati Uniti e nel Regno Unito. Nel frattempo, 774 milioni di persone a livello globale non hanno ancora un accesso sicuro all’elettricità.

Anche nel migliore dei casi, quando la fusione sarà commercialmente praticabile entro la fine del 2030, potrebbero essere necessari altri decenni per costruire la prima generazione di impianti.

E altri decenni ancora prima che la fusione costituisca una quota rilevante del mix energetico (per non parlare dei costi astronomici). Ciò significa che, anche nel migliore dei casi, la fusione potrebbe non dare un contributo significativo fino alla fine di questo secolo.

Ma il tempo è fondamentale. Ai ritmi attuali, si prevede che il budget di carbonio di 1,5C° sarà completamente esaurito in meno di 10 anni. A quel punto, il riscaldamento di 1,5°C o più sarà bloccato. Per evitare tutto ciò, sono necessari tagli immediati alle emissioni dell’ordine dell’8% all’anno, rendendo troppo tardivo uno scenario di abbondante energia da fusione dopo la metà del secolo.

Quindi, qual è lo scenario di produzione energetica più plausibile per voi?

Lo scenario descritto sopra è in netto contrasto con le prospettive delle rinnovabili esistenti. L’Aie stima che il tempo medio necessario per costruire un nuovo progetto rinnovabile sia ora inferiore a due anni.

Anche i costi delle rinnovabili e dello stoccaggio sono diminuiti rapidamente e si prevede che continueranno a scendere nel tempo. Pertanto, è possibile che la fusione non sia competitiva dal punto di vista dei costi se/quando diventerà commercialmente redditizia.

La prima accensione di successo della fusione rappresenta un risultato scientifico innegabile. Tuttavia, non è stata neanche lontanamente in grado di produrre energia netta complessiva e, anche se/quando sarà raggiunta, potrebbero essere necessari ancora diversi decenni perché la fusione abbia un impatto positivo sulla decarbonizzazione.

I budget di carbonio in diminuzione sono destinati a esaurirsi ben prima di allora. Pertanto, mentre monitoriamo i progressi della tecnologia di fusione, rimaniamo concentrati sulla conservazione e sugli effetti positivi delle fonti di energia rinnovabili.

Queste ultime continuano ad apportare impatti positivi ben definiti alla decarbonizzazione e ai portafogli orientati al raggiungimento di impatti ambientali positivi.

Crediti immagine: Depositphotos

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