Como se compara a energia nuclear com a energia solar e eólica?

Os investigadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore na Califórnia alcançaram recentemente os primeiros passos para uma fusão nuclear viável, utilizando ingredientes limpos e potencialmente baratos. Abre a porta à possibilidade de um futuro de energia limpa com a fusão nuclear na combinação. Este avanço pode revolucionar a forma como criamos energia limpa. No entanto, ainda existem obstáculos.

Como é que a fusão nuclear se acumula com outras fontes de energia limpa, tais como a energia solar e eólica, e que combinação destas fontes de energia seria mais segura e melhor para inverter as alterações climáticas? Eis o estado atual da tecnologia de fusão nuclear, o que precisa de ser melhorado para que seja uma fonte de energia viável, mais a forma como se pode enquadrar no nosso futuro de energia limpa, sublinha o “Inhabitat”.

Como a fusão nuclear difere da tecnologia de energia nuclear mais antiga

Segundo a mesma fonte, a nova tecnologia de energia nuclear que está a ser discutida chama-se fusão nuclear, anteriormente era impossível conseguir a ligação de núcleos de dois átomos que libertam enormes quantidades de energia.

O Gabinete de Energia Nuclear explicou a diferença entre a fusão nuclear e a fissão nuclear da seguinte forma. A fissão, o processo utilizado em centrais nucleares mais antigas, “ocorre quando um neutrão bate num átomo maior, forçando-o a excitar e a dividir-se em dois átomos mais pequenos – também conhecidos como produtos de fissão”. São também libertados neutrões adicionais que podem iniciar uma reação em cadeia. Quando cada átomo se divide, é libertada uma tremenda quantidade de energia. Urânio e plutónio são mais comummente utilizados para reações de fissão em reatores de energia nuclear, porque são fáceis de iniciar e controlar”.

Por outro lado, a fusão, a mais recente tecnologia de energia limpa, “ocorre quando dois átomos se batem para formar um átomo mais pesado, como quando dois átomos de hidrogénio se fundem para formar um átomo de hélio”. Este é o mesmo processo que alimenta o sol e cria enormes quantidades de energia – várias vezes maior do que a fissão. Também não produz produtos de fissão altamente radioativos. As reações de fusão estão a ser estudadas por cientistas, mas são difíceis de sustentar durante longos períodos devido à enorme quantidade de pressão e temperatura necessárias para unir os núcleos”.

Assim, a fusão nuclear utiliza ingredientes abundantes como o hidrogénio, produz muito mais energia do que a fissão e não cria resíduos radioativos como subproduto. Poderá ser este o nosso futuro energético limpo a olhar-nos, finalmente, de frente?

Os desafios enfrentados pela fusão nuclear como fonte de energia limpa

A energia libertada pela fissão nuclear aquece a água em vapor. Esse vapor faz girar uma turbina para produzir eletricidade sem carbono. Este processo inspirou os cientistas a trabalhar na fusão nuclear, o processo que alimenta o nosso sol, como uma fonte ainda melhor de energia abundante e limpa. O problema é que a energia produzida nas reações de fusão nuclear é ainda mais difícil de controlar. Somos bastante bons a criar energia nuclear agora, mas não somos grandes a contê-la ou a transmiti-la. Sem controlar a energia produzida, o que é que se tem? Não energia limpa, mas outra forma de bomba nuclear.

A excitação com o recente feito de criar uma reação de fusão nuclear, ainda que apenas por um breve momento, deve-se ao facto de esta ser a primeira reação que produziu mais energia do que aquela que foi necessária para iniciar a reação. O primeiro passo depois de fazer a reação funcionar é encontrar uma forma de conter a energia, e depois é preciso afinar o processo para que seja eficiente, produzindo mais energia do que a que foi necessária para a reação inicial.

Os cientistas decidiram conter a energia na sua reação de fusão nuclear basicamente através da criação de uma câmara de contenção magnética. Isso resolve o problema de contenção inicial. A fusão nuclear também requer lasers de alta potência para lançar feixes num recipiente de nanodiamante para criar níveis elevados de calor suficientemente grandes para empurrar dois núcleos juntos, o que faz uso da chamada força forte que só atua sobre átomos a distâncias incrivelmente próximas. Não é fácil de conseguir, mas abre a porta para reações mais eficientes no futuro. Isto porque os lasers tornar-se-ão mais eficientes em termos de energia e custo com o tempo, e é provável que encontremos outras formas de criar a mesma reação com inputs mais eficientes.

Como irá a fusão encaixar no futuro da energia limpa?

Como a maioria das soluções para a procura de energia, uma paisagem mista de energia solar, eólica e nuclear será provavelmente a resposta para a forma como convertermos rapidamente as nossas redes em energia limpa e protelarmos as alterações climáticas. O problema com a energia nuclear é que a sua tecnologia está na sua génese, e não temos décadas para desenvolver a tecnologia para substituir o carvão e o gás sujos.

A energia solar é uma das instalações mais fáceis de criar energia a partir da luz solar pura, e é cada vez mais barata e eficiente. Por conseguinte, esperamos que a energia solar venha a fornecer a maior parte das necessidades energéticas num futuro próximo, passando para energia limpa. É possível que as empresas de serviços públicos criem centrais elétricas emergentes em locais ensolarados abertos ou mesmo em telhados de edifícios em cidades e criem energia para alimentar a rede. Os proprietários de habitações estão também a ser cada vez mais incentivados a participar na instalação dos seus próprios painéis solares para as suas próprias necessidades, bem como a ajudar a produzir energia para a rede. Esperamos que uma combinação de empresa de serviços públicos e solar residencial ajude a equilibrar a procura na rede.

Além disso, a energia eólica é uma tecnologia em constante evolução, com muitos estilos de turbinas eólicas agora utilizadas para a produção de energia. As novas turbinas eólicas são eficientes, silenciosas e largamente seguras mesmo para a vida selvagem devido à sua baixa velocidade ou outros mecanismos que impedem que a vida selvagem seja apanhada nas turbinas, e podem ser instaladas ao largo da costa, onde os ventos são fortes e as pessoas nunca as verão. Esperar ouvir falar (mas não ver) de muitos novos parques eólicos instalados ao largo de zonas costeiras ventosas e através dos estados das planícies nos próximos anos para ajudar a contribuir para a conversão da rede em energia limpa.

Então, como é que a fusão se encaixa em tudo isto? Depende da rapidez com que a tecnologia se desenvolve. Para fazer parte do futuro da energia limpa, a fusão deve tornar-se uma reação que possa ser mantida durante longos períodos de tempo, produzida a baixo custo e contida de uma forma segura e eficaz. Isto pode levar décadas, mas é um incrível passo em frente em direção a um futuro em que podemos já nem sequer pensar na produção de energia porque pode ser tão simples e eficaz.

“Este é um exemplo tão maravilhoso de uma possibilidade realizada, um marco científico alcançado, e um caminho à frente para as possibilidades de energia limpa”, disse Arati Prabhakar, o conselheiro científico da Casa Branca, durante uma conferência de imprensa na sede do Departamento de Energia em Washington, D.C., após a realização da fusão nuclear ter sido anunciada. “E uma compreensão ainda mais profunda dos princípios científicos que aqui são aplicados”.

A fim de limitar o aquecimento global a dois graus Celsius, a maioria dos cientistas climáticos e decisores políticos concordam que devemos atingir emissões líquidas zero até 2050, um objetivo assustador tendo em conta que o mundo ainda está a caminhar na direção errada a muitos níveis. No entanto, 2022 foi um possível ponto de inflexão em que as leis, os esforços governamentais e a tecnologia finalmente convergiram para criar pelo menos a possibilidade de um futuro de energia limpa. “Isto dá ao mundo natural e o nosso lugar no mesmo não é completamente destruído pelas emissões de gases com efeito de estufa em fuga, desequilibrando o ecossistema da Terra. Mas vai levar um pouco mais de tempo até que a fusão nuclear tome o seu lugar na tecnologia da energia limpa”, conclui o site.