Durante décadas, o principal desafio da fusão nuclear parecia exclusivamente científico: reproduzir na Terra, de maneira controlada, o processo responsável por alimentar o Sol e outras estrelas.
Esse problema ainda não foi totalmente resolvido. Entretanto, os avanços recentes foram suficientes para colocar outra questão no centro das discussões. Mesmo que seja possível construir uma usina de fusão funcional, ela conseguirá ganhar dinheiro?
Pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveram agora um modelo matemático para avaliar justamente isso. O objetivo é descobrir quais condições uma futura usina precisará cumprir para que suas receitas consigam superar os enormes custos envolvidos.
Fazer fusão funcionar pode não ser suficiente
Na fusão nuclear, núcleos atômicos leves se combinam para formar núcleos mais pesados, liberando grandes quantidades de energia.
É diferente da fissão utilizada pelas usinas nucleares atuais, nas quais elementos pesados, como o urânio, são divididos.
Uma futura usina de fusão poderia utilizar combustíveis relativamente abundantes, produzir energia continuamente sem emissões diretas de CO₂ durante a geração e evitar uma reação em cadeia semelhante à existente nos reatores de fissão.
Mas nenhuma dessas vantagens garante que a tecnologia será economicamente competitiva.
O estudo publicado no Journal of Fusion Energy tenta aproximar física, engenharia e finanças para descobrir o que realmente seria necessário.
MIT cria o “Q econômico” da fusão nuclear
Os pesquisadores se inspiraram no famoso critério de Lawson, utilizado na física da fusão para relacionar fatores como temperatura, densidade do plasma e tempo de confinamento.
A equipe criou um equivalente econômico chamado Qecon.
O conceito é relativamente simples: comparar quanto dinheiro uma usina consegue gerar com quanto dinheiro é necessário para construí-la, operá-la, financiá-la e realizar sua manutenção.
Quando Qecon fica abaixo de 1, a usina perde dinheiro. Ao chegar a 1, alcança o equilíbrio. Acima desse nível, começa a existir a possibilidade de retorno econômico.
Os pesquisadores alertam, porém, que superar 1 é uma condição necessária, mas não suficiente para garantir o sucesso comercial.
Dez fatores podem decidir o futuro da fusão
O modelo identifica dez variáveis fundamentais. Entre elas estão a densidade de potência da fusão, vida útil da usina, preço da energia, eficiência de conversão e resistência dos materiais.
Também entram na conta o tempo necessário para substituir componentes, os custos dessas peças, gastos de construção e operação e até a taxa real de juros utilizada para financiar o projeto.
Esse último fator é particularmente importante.
Uma usina de fusão provavelmente exigirá bilhões em investimentos muitos anos antes de começar a gerar receita. Quanto mais caro for conseguir esse dinheiro, maior será a quantidade de energia que a instalação precisará produzir para compensar o financiamento.
Materiais podem se tornar um enorme problema
Outro obstáculo está escondido dentro do próprio reator.
Nos projetos baseados em deutério e trítio, cerca de 80% da energia da fusão é transportada por nêutrons extremamente energéticos.
Essas partículas atingem os materiais ao redor do plasma e provocam danos progressivos. Com o tempo, determinados componentes precisam ser substituídos.
E cada período de manutenção significa uma usina parada e sem vender energia.
Isso transforma questões aparentemente secundárias, como robôs de manutenção, peças modulares e velocidade de reparo, em elementos fundamentais para a rentabilidade.
Peças baratas podem ser melhores que materiais quase indestrutíveis
Uma das conclusões mais interessantes do estudo contraria uma ideia aparentemente lógica.
Em vez de concentrar todos os esforços na criação de materiais extremamente resistentes, talvez seja economicamente mais interessante desenvolver componentes baratos e fáceis de substituir.
Um material poderia durar menos, mas ser trocado rapidamente.
Se a substituição exigir poucos dias em vez de semanas ou meses, a usina permaneceria disponível durante uma parcela maior de sua vida operacional.
Nesse cenário, facilidade de manutenção pode ser tão importante quanto resistência.
Estudo aponta um possível limite de 2 MW por metro quadrado
Os pesquisadores também encontraram um possível ponto crítico relacionado à densidade de potência.
Nas simulações, um valor próximo de 2 megawatts de potência de fusão por metro quadrado apareceu de maneira relativamente consistente como região necessária para atingir o equilíbrio econômico.
O número não deve ser interpretado como uma regra universal, pois depende das condições consideradas no modelo.
Ainda assim, revela um dilema.
Operar com menor densidade de potência pode reduzir o desgaste dos materiais. Porém, uma enorme instalação produzindo relativamente pouca energia também pode nunca conseguir pagar sua própria infraestrutura.
O preço do dinheiro também será decisivo
Existe ainda uma possível armadilha financeira.
Se investidores considerarem uma usina de fusão muito arriscada, poderão exigir juros maiores. Com financiamento mais caro, o reator precisará produzir mais energia para continuar economicamente viável.
Isso pode pressionar engenheiros a aumentar a densidade de potência.
Mas condições operacionais mais agressivas também podem elevar os riscos técnicos, fazendo investidores cobrarem ainda mais para financiar o projeto.
Por isso, mecanismos como garantias públicas de empréstimos podem desempenhar um papel importante nas primeiras usinas comerciais.
O verdadeiro desafio da fusão está apenas começando
O modelo do MIT não tenta prever exatamente quanto custará a eletricidade produzida por fusão daqui a 20 anos.
A proposta é funcionar como um mapa para pesquisadores, empresas e investidores.
Ele permite testar como diferentes escolhas de engenharia afetam a viabilidade econômica e quais combinações podem levar uma futura usina ao prejuízo.
Os avanços recentes na fusão mostram que a humanidade está chegando cada vez mais perto de dominar alguns dos desafios físicos envolvidos nessa tecnologia.
Mas existe uma diferença enorme entre produzir fusão em um experimento e construir uma usina capaz de funcionar durante décadas.
Depois de tentar reproduzir a energia das estrelas na Terra, a indústria terá de enfrentar uma realidade muito mais mundana: fazer as contas fecharem.
[ Fonte: Rexmolon ]
