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Caroline Anderson, gerente de divulgação da Fusion Industry Association , detalha os últimos avanços na energia de fusão e o que isso significa para o futuro.
Em dezembro de 2022, a energia líquida de fusão foi alcançada pela primeira vez na Terra. Mas, quando a fusão será alcançada em uma escala que contrarie as crises climáticas e energéticas? O que será necessário para comercializar a fusão?

O avanço da energia de fusão no Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) nos EUA atraiu a atenção global sobre a fusão. SNL entrou na conversa. Bill Nye falou na CNN. 60 minutos publicou um recurso sobre ele.

A fusão entrou em conversas em todos os lugares e continua a emergir na vanguarda das discussões políticas e climáticas em todo o mundo. Mas a questão permanece: quando essa fonte de energia atingirá um nível que possa conter as crises climática e energética?

O que é energia de fusão?
A fusão é uma fonte virtualmente ilimitada de energia, pois usa o mesmo processo que alimenta o Sol e as estrelas. Devido à sua eficiência, segurança e emissão zero de carbono, a fusão é ‘o Santo Graal da energia’. Embora também seja uma forma de energia nuclear, pode ser entendida como exatamente o oposto da fissão nuclear. A fissão – a forma mais conhecida de energia nuclear – gera energia dividindo os átomos. A fusão funde os átomos e, no processo, libera enormes quantidades de energia. É difícil de fazer e só acontece em condições extremas (como o Sol). Na Terra, os cientistas conseguiram gerar fusão por anos, mas só recentemente conseguiram produzir mais energia do que o necessário para criá-la. Esta é uma conquista tremenda, mas ainda faltam muitos passos para comercializar a fusão e colher os inúmeros e massivos benefícios.

Onde estamos agora? Situação da indústria de fusão privada
A indústria de fusão privada está liderando os esforços para a comercialização. O crescimento no último ano foi significativo, com pelo menos oito novas empresas surgindo. Isso coloca o tamanho da indústria em mais de 30 empresas de fusão em todo o mundo, com uma cadeia de suprimentos global. O financiamento privado em empresas de fusão aumentou mais do que o dobro em um único ano, situando-se agora em mais de US$ 5 bilhões. Investimentos como Google, Bill Gates, Jeff Bezos, Shell e outros continuam a crescer.

Não só houve um imenso aumento no tamanho da indústria, como também houve um rápido crescimento na confiança das empresas nos cronogramas de comercialização. De acordo com o relatório ‘The Global Fusion Industry in 2022’ da Fusion Industry Association, 93% das empresas de fusão em todo o mundo estão confiantes de que a fusão estará na rede na década de 2030 ou antes. Isso é superior aos 83% das empresas que acreditavam nisso na edição de 2021 do relatório – um salto rápido e notável devido ao rápido investimento e aos avanços científicos e tecnológicos.

Os avanços da engenharia de fusão e da tecnologia no setor privado tornaram-se quase comuns nos últimos 18 meses. A Commonwealth Fusion Systems criou o ímã mais forte – 20 tesla – de todos os tempos em setembro de 2021, superando um dos maiores obstáculos tecnológicos no caminho para a fusão. A Helion Energy foi a primeira empresa privada a ultrapassar 100 milhões de graus Celsius em junho de 2021, um marco importante. A criação de plasma e os registros de confinamento também são essenciais para a maioria das tecnologias de fusão, pois é na maioria das vezes a matéria em que a fusão é gerada. A empresa britânica Tokamak Energy alcançou uma temperatura de plasma de 100 milhões de graus Celsius, um recorde mundial para um tokamak esférico, em março de 2022. A TAE Technologies alcançou temperaturas acima de 75 milhões de graus Celsius – superando sua meta em 250% – e demonstrou controle de plasma, levando a garantir investimentos para financiar seu próximo dispositivo de pesquisa em julho de 2022. Em janeiro de 2022, a General Fusion alcançou as metas de desempenho da Magnetized Target Fusion (MTF) com seu protótipo de dispositivo informando uma planta de demonstração. A Zap Energy alcançou o primeiro plasma em seu novo dispositivo em junho de 2022. A HB11 Energy alcançou uma série de reações de fusão não térmica de hidrogênio e boro-11 usando lasers de alta potência, uma inovação mundial, em março de 2022. A First Light Fusion provou ser sua nova método para fusão inercial usando uma pistola de gás de alta velocidade em abril de 2022. A lista continua, já que duas empresas não usam exatamente os mesmos métodos.

O que vem a seguir no caminho para a comercialização?
Décadas de pesquisa formaram as bases científicas e tecnológicas e os avanços que provaram a viabilidade de alcançar a energia de fusão em escala. Agora, as empresas estão construindo dispositivos de fusão de prova de conceito científico e instalando plantas de demonstração para informar futuras usinas de energia de fusão comercial.

Duas empresas – General Fusion e First Light Fusion – planejam construir usinas de demonstração no Centro Culham da Autoridade de Energia Atômica do Reino Unido em Oxfordshire. A General Fusion recebeu sua licença de construção no início deste mês e planeja iniciar a construção neste verão. Na semana passada, a First Light Fusion anunciou sua intenção de construir no local. Outros também estão a caminho da comercialização. A construção da SPARC, planta de demonstração da Commonwealth Fusion Systems está em andamento e informará a ARC, sua futura usina de energia. A TAE Technologies está construindo seus dispositivos de prova de conceito e espera que o mais recente leve a uma planta comercial na década de 2030. A Helion espera que seu protótipo de máquina planejado demonstre eletricidade líquida até 2024 e, então, avançará para a comercialização.

Olhando para o final da década de 2020, a indústria privada tem como meta a continuação do projeto e construção de plantas piloto. A operação da planta e as primeiras vendas são esperadas para a década de 2030. Uma vez bem-sucedidas, as empresas visam meados da década de 2030 como a era do início da fusão comercial e, em seguida, da expansão para a implantação global. O cronograma da indústria de fusão é ambicioso, em parte devido ao crescimento do investimento e avanços tecnológicos, mas também porque tem que ser.

Por que o mundo precisa de fusão?
Com mais de oito bilhões de pessoas na Terra, os atuais sistemas de energia não são sustentáveis. Mais de um bilhão de pessoas não têm acesso à eletricidade. Centenas de milhões não têm acesso a energia confiável. A disparidade econômica entre países com poder estável versus países sem é impressionante.

Os efeitos de nossos atuais sistemas energéticos têm se mostrado desastrosos – não apenas para a capacidade de desenvolvimento, mas para o clima e a estabilidade geopolítica. Conflitos e desastres ambientais aumentaram nos últimos anos. No ano passado, a invasão russa da Ucrânia foi um lembrete dos efeitos desastrosos de países que exercem seu poder – literalmente – sobre outros em locais menos vantajosos, com fontes de energia menos vantajosas.

O agravamento da crise climática e a instabilidade internacional exigem uma energia globalmente implantável que seja limpa, segura e barata. A energia de fusão em escala verifica todas as caixas.

É difícil enfatizar demais o retorno da comercialização global da fusão.

Equivale a energia ambientalmente segura fabricada praticamente em qualquer lugar do mundo. Com emissões de carbono zero e combustível praticamente ilimitado, a fusão em escala é barata, altamente eficiente e exportável. Imagine as possibilidades com confiabilidade de energia limpa e global… desenvolvimento, inovação, maior igualdade global, acessibilidade, geopolítica mais estabilizada, formação da indústria, um mundo mais limpo e uma atmosfera curativa.

A energia de fusão tem potencial para ser o equalizador global. Isso aumentaria a confiabilidade da rede e o acesso global a eletricidade limpa e estável, melhorando praticamente todos os aspectos da vida. Governos de todo o mundo concordam.

Atividade global
A necessidade de avanço da fusão está emergindo na vanguarda das conversas internacionais e nacionais sobre os objetivos climáticos. Seguindo a meta do Acordo de Paris de 2015 de emissões líquidas zero até 2050, governos e entidades em todo o mundo incluíram a energia de fusão em seus roteiros. Nos Estados Unidos, a Casa Branca apresentou suas “cinco prioridades para atingir o zero líquido até 2050”, incluindo a Fusion Energy At Scale. O Reino Unido incluiu a energia de fusão no Plano de 10 Pontos do Primeiro-Ministro para uma Revolução Industrial Verde para chegar a zero. Menos de um ano depois, estabeleceu uma estratégia para acelerar os esforços de comercialização da fusão. Mais recentemente, o ex-ministro da Energia do Reino Unido, Chris Skidmore, publicou seu Net Zero Review, destacando a fusão como uma oportunidade. A empresa de consultoria de gestão global McKinsey & A empresa descreveu a fusão como uma fonte potencial para atingir metas líquidas zero: “Nossa análise sugere que [a fusão] poderia potencialmente desempenhar um grande papel no cumprimento das metas de descarbonização de 2050 e pode valer a pena considerar em políticas, planos e investimentos”. A Fusion foi destaque na Conferência de Mudanças Climáticas das Nações Unidas pelo segundo ano consecutivo em 2022 na COP27 no Egito.

Os principais governos e entidades não apenas incluíram a aceleração da energia de fusão em suas listas de etapas para atingir as metas climáticas, mas também estão adotando ações mais diretas.

Nos EUA, a Casa Branca realizou uma Cúpula sobre ‘Desenvolvendo uma visão decenal ousada para a energia de fusão’ em março de 2022. O Departamento de Energia dos EUA (DOE) anunciou o financiamento de um novo programa de parceria público-privada baseado em marcos de fusão Fórum Global de Ação de Energia Limpa em setembro. O DOE também financia um programa menor de parceria público-privada (INFUSE), trabalhando para sincronizar a pesquisa em laboratórios e universidades nacionais com as ambições do setor privado. O programa anunciou US$ 2,3 milhões para seus prêmios mais recentes na semana passada. O Congresso anunciou gastos recordes em pesquisa e desenvolvimento de fusão no orçamento federal dos EUA para o ano fiscal de 2023 – pelo quarto ano consecutivo. Em setembro, o Senado realizou uma audiência sobre energia de fusão e o papel do governo federal na aceleração da comercialização.

No Reino Unido, o governo – além do setor privado emergente – impulsiona o crescimento da fusão. Existem programas financiados pelo governo voltados para o desenvolvimento de uma planta piloto de fusão operacional (STEP), um cluster governamental de fusão e centros de pesquisa dedicados a enfrentar os maiores obstáculos da fusão.

Levando a aceleração da fusão mais longe do que qualquer outro país, o Reino Unido já garantiu os regulamentos de fusão dentro da Agência Ambiental (EA) e do Executivo de Saúde e Segurança (HSE), mantendo a separação necessária e vantajosa dos regulamentos de fusão da fissão. Um bom modelo para outros países, pois os dois têm implicações de segurança muito diferentes. Não há risco de colapsos radioativos com a fusão. Ao contrário da fissão, quando um dispositivo de fusão é desligado, a geração de energia para imediatamente.

Os regulamentos de energia de fusão nos EUA ainda precisam ser consolidados. A equipe da Comissão Reguladora Nuclear (NRC) publicou um documento de opções em janeiro de 2023, discutindo a segurança da fusão e delineando possíveis abordagens regulatórias de fusão para os comissários votarem nos próximos meses. Garantir uma estrutura regulatória específica para a fusão com informações de risco é fundamental para garantir a comercialização da fusão em um cronograma significativo. Espera-se que outros países sigam o exemplo nos próximos anos.

Embora a maior parte da atividade pública de fusão esteja ocorrendo nos EUA e no Reino Unido, o esforço de desenvolvimento da fusão é mundial. A China tem trabalhado para a comercialização da fusão, com o objetivo de concluir a fusão compacta tokamak BEST em 2027 e CFETR até 2035. Já abrigando três start-ups de fusão, o Japão anunciou que o governo formalizará uma estratégia de fusão este ano. O dispositivo de fusão com financiamento público da Coreia do Sul, KSTAR, atingiu 100 milhões de graus Celsius em setembro de 2022, e o país está aumentando os esforços para trabalhar em uma planta de demonstração, K-DEMO, na década de 2030. Uma Pesquisa Mundial de Dispositivos de Fusão mostra que existem mais de 130 dispositivos de fusão em todo o mundo, em mais de 50 países. No sul da França, o projeto experimental ITER é um esforço colaborativo multinacional, envolvendo China, União Européia, Índia, Japão, Coreia do Sul,

Em última análise, no entanto, as atividades atuais do governo e dos reguladores ainda não são suficientes. A comercialização da fusão precisa acontecer em um cronograma que combata as crises climáticas e energéticas. Aumentar a estratégia de fusão avançada por governos em todo o mundo é um primeiro passo fundamental, mas agora é a hora de governos e estruturas regulatórias apoiarem as declarações e alinharem mais fortemente suas ações com o caminho acelerado da fusão para alimentar a rede. Aumento do financiamento federal em pesquisa e desenvolvimento de fusão; crescimento de parcerias público-privadas vantajosas; criação de programas inovadores que aumentam o tamanho e a diversidade da futura força de trabalho de fusão; e a certeza do quadro regulatório específico da fusão, informado sobre o risco, são fundamentais. Não apenas avanços como esses facilitarão o caminho para o poder de fusão global, eles determinarão quais países são líderes globais de fusão, pelo menos no começo. As crises do clima e da energia exigem ação. Com o aumento de conflitos e desastres ambientais, a descoberta da National Ignition Facility provou a possibilidade de um futuro movido a fusão. Mas, para tornar isso realidade, os formuladores de políticas e reguladores precisam se alinhar com as ambições do setor privado e tomar medidas deliberadas.

Caroline Anderson
Gerente da Outreach
Fusion Industry Association

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