CEO da Tokamak Energy vê dias promissores para a fusão nuclear

Com todas as notícias recentes sobre os avanços na fusão nuclear, incluindo o anúncio do Departamento de Energia de que os cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory haviam alcançado uma reação de fusão com um ganho líquido de energia, surgiu recentemente uma oportunidade para entrevistar Chris Kelsall, CEO da Tokamak Energy , parecia fortuito.

Em um e-mail na sexta-feira, Kelsall chamou o anúncio do DOE de “um resultado impressionante. Estamos em uma corrida contra o tempo para eliminar gradualmente os combustíveis fósseis e tornar a fusão uma solução globalmente disponível para as necessidades mundiais de energia. O progresso dessa natureza é ótimo para a indústria, à medida que mais investimentos públicos e privados fluem para a tecnologia de fusão”.

Durante nossa entrevista, realizada antes do anúncio do DOE, Kelsall apontou que um ganho líquido marginal de energia como o relatado por Livermore na semana passada (3.15 megajoules de saída de energia de uma entrada de 2.05 megajoules entregues) é, no entanto, uma fração da magnitude de ganho líquido de energia que deve ser alcançado para tornar uma tecnologia de fusão verdadeiramente escalável.

“Não se trata apenas de provar o ganho líquido de energia”, ele me disse. “Os cientistas chamam de Q maior que um. Essa não é uma condição suficiente para a energia de fusão comercial. Na verdade, precisamos chegar a pelo menos Q maior que dez. “Estamos buscando um Q de 25 para uma fusão comercial ideal para fornecer uma fonte de energia constante para residências e indústrias”.

Kelsall diz que a empresa está a caminho de demonstrar energia limpa e pronta para a rede no início da década de 2030. “O tokamak esférico tem vantagens de eficiência significativas na rota para energia de fusão econômica em usinas de energia compactas, a serem implantadas globalmente. Nossa tecnologia usa fortes campos magnéticos para conter o plasma – o combustível de fusão – em um tokamak esférico que fornecerá potência contínua. Agora estamos focados em desenvolver o know-how crítico para nosso protótipo avançado de dispositivo de fusão ST80-HTS e nossa planta piloto, ST-E1, enquanto trabalhamos para fornecer fusão limpa, segura e de baixo custo para todos.”

Com sede em Milton Park, que fica ao sul de Oxford e a oeste de Londres, a Tokamak Energy foi fundada em 2009. “Foi um desdobramento dos laboratórios de pesquisa de Culham, que ficam ao norte de nosso escritório”, diz Kelsall. “Os laboratórios são afiliados à Universidade de Oxford e têm um longo pedigree na investigação da tecnologia de fusão, que remonta a várias décadas. Então, temos cerca de 13 anos. Até alguns anos atrás, tínhamos apenas algumas dezenas de pessoas. Agora somos mais de 230 pessoas e temos funcionários de mais de 20 nacionalidades, todos os tipos diferentes de físicos, todos os tipos diferentes de engenheiros.”

Os negócios da Tokamak Energy giram em torno de duas tecnologias principais: o exclusivo sistema de contenção esférico Tokamak que a empresa criou; e os ímãs supercondutores de alta temperatura (HTS) que são parte integrante de sua função. A palavra “tokamak” é derivada de um acrônimo russo para “câmara toroidal com bobinas magnéticas”. Em seus termos mais simples, é um dispositivo projetado para a criação e contenção de uma reação nuclear que simula a fusão de plasma que ocorre no Sol e em todas as outras estrelas.

Os ímãs supercondutores são projetados para simular o enorme campo de gravidade do Sol e confinar o plasma. O plasma é criado superaquecendo um combustível gasoso de hidrogênio até formar um plasma eletricamente carregado, o quarto estado da matéria, que não é sólido, líquido ou gasoso. A reação de fusão nuclear que resulta cria apenas uma pequena assinatura radioativa que não apresenta resíduos de alto nível de longo prazo ou problemas de descarte relacionados comuns com a tecnologia de fissão nuclear atual.

A pesquisa começou na tecnologia básica do tokamak na década de 1960, usando módulos de contenção que se assemelhavam a rosquinhas. A Tokamak Energy usa uma versão modificada de forma esférica, semelhante a uma maçã sem caroço. A meta atual da empresa é poder começar a implantar uma frota de usinas de pequeno porte, cada uma com capacidade de fornecer 500 megawatts à rede em meados da década de 2030.

Kelsall diz que a pequena pegada de “não mais do que um ou dois campos de futebol”, combinada com preocupações mínimas de radioatividade, desperdício e descarte, permitirá a localização das usinas em ou perto de centros populacionais e industriais, reduzindo drasticamente custos e tempo. defasagens relacionadas à necessidade de construção de grandes infraestruturas de transmissão elétrica.

Não surpreendentemente, Kelsall vê os mercados de energia como de longe a maior oportunidade de mercado – e necessidade – de energia de fusão. “Sabemos que, para cumprir nossas metas climáticas, o mundo terá que eletrificar massivamente”, diz ele. “Nossas redes futuras também terão que crescer significativamente. Portanto, vemos os mercados de energia representando aproximadamente 60% do total de oportunidades de mercado endereçáveis ​​para fusão”.

A descarbonização de setores industriais difíceis de reduzir, como aço, produtos químicos, cimento e outros, é o segundo maior prêmio potencial da fusão. “Muitas vezes é esquecido, mas é crucial”, diz Kelsall. “Vemos isso como 30% do nosso mercado global alvo, juntamente com oportunidades combinadas de calor e energia.”

Mas e as energias renováveis, eólica e solar? “Nossa opinião é que as energias renováveis ​​ainda são muito importantes, mas o desafio que temos é que elas sozinhas não nos levarão às metas de que precisamos globalmente”, responde Kelsall. “Isso não é apenas sobre o clima. Trata-se também de segurança energética.

“A situação atual na Ucrânia nos lembrou que não se trata apenas de reduzir os custos do sistema, com a fusão atuando como um complemento às energias renováveis. Trata-se também de fornecer resiliência, agilidade e diversificação no fornecimento global de energia, para que, se uma fonte de energia for cortada, não estejamos completamente em crise. É um mundo hoje em que somos lembrados de que a segurança energética é a segurança nacional, e acho que vários governos foram lembrados disso da maneira mais difícil. A Europa tem estado muito exposta. Portanto, é a questão de abordar as metas climáticas com a fusão fornecendo um complemento crucial para as energias renováveis. É sobre segurança energética. É sobre custos mais baixos. Então esse é o trilema – também tem que ser acessível.”

Nos dois anos desde que assumiu o cargo de CEO da Tokamak Energy, Kelsall diz ter visto um aumento dramático no interesse dos investidores no setor de fusão nuclear. “Houve uma inflexão muito significativa, acho palpável, no apetite e interesse dos investidores no espaço de fusão nos últimos 12 meses”, diz ele. “Nos últimos anos, o setor teve mais de US$ 5 bilhões em investimentos de capital provenientes dos principais nomes institucionais, de riqueza soberana e estratégicos, bem como de influenciadores de patrimônio líquido ultraelevado e incumbentes de energia – frequentemente por meio de suas unidades de risco”.

Ele também considera as iniciativas dos governos da Europa e, mais recentemente, dos Estados Unidos para priorizar o financiamento de pesquisa e desenvolvimento relacionados à fusão altamente encorajadores. “Nós realmente respeitamos e admiramos o ecossistema que está se desenvolvendo nos Estados Unidos. Tivemos ótimas parcerias com a Universidade de Illinois e o Laboratório de Física de Plasma de Princeton, Oak Ridge e outros, e queremos continuar essa jornada”, diz Kelsall.

“O governo dos EUA reconheceu que a fusão é de importância geoestratégica e lançou um programa de financiamento público/privado baseado em marcos que é um análogo de um programa anterior que finalmente rendeu à SpaceX o fornecedor preferencial de plataformas de entrega orbital da NASA. E o outro grande ponto positivo é, obviamente, a Lei de Redução da Inflação, que incluiu US$ 280 milhões em financiamento alocado para o Departamento de Energia para avançar na pesquisa e desenvolvimento de fusão.”

Em suma, é um ambiente de investimento cada vez mais promissor para aqueles envolvidos em pesquisa e desenvolvimento de energia de fusão hoje. O desafio para a Tokamak Energy e outras aspirantes a empresas de fusão é demonstrar que suas respectivas tecnologias e processos podem atingir magnitudes em ganhos líquidos de energia que os tornarão escaláveis ​​de maneira econômica.

Como diz Kelsall, é uma corrida contra o tempo, que cresce em urgência a cada dia que passa.