CREATO PER ENI

Fusione a confinamento magnetico, quando l'ispirazione viene dalle stelle

L'energia sprigionata dalla fusione di due atomi di idrogeno potrà contribuire ad accelerare la decarbonizzazione.

3' di lettura

Per lunghi decenni l'energia da fusione è stata considerata il Sacro Graal della tecnologia energetica. Inseguita fin dagli anni Cinquanta è stata al centro di programmi di ricerca in molti Paesi. Oggi continua ad essere centrale nella visione del futuro, dal momento che l'attuale modello di produzione di energia elettrica è responsabile del 30% delle emissioni globali di CO2, il principale tra i gas serra che stanno provocando il riscaldamento del nostro Pianeta, causando il cambiamento climatico.

Il sostanziale abbattimento delle emissioni globali, in linea con quanto previsto nell'Accordo di Parigi, sta spingendo verso la progressiva sostituzione delle fonti fossili con quelle low carbon. L'attuale situazione geopolitica, con tensioni sui prezzi delle materie prime energetiche (gas naturale innanzitutto), potrebbe portare a un'accelerazione del cambiamento in atto.

Il Global Energy Perspective 2022 di McKinsey prevede che il consumo di energia elettrica triplicherà entro il 2050. Eolico e solare sono al momento le principali candidate per la nuova generazione a basse emissioni, ma sono VRE, energie rinnovabili variabili, ossia non sono programmabili: generano elettricità quando soffia il vento o quando splende il sole, non necessariamente quando la rete ne ha bisogno. Tra l'altro, la “wind drought”, la siccità di correnti d'aria che ha colpito l'Europa nell'estate 2021, ha rinnovato il dibattito sul “global stilling”, il rallentamento globale della velocità del vento registrato a partire dagli anni ‘80, legato al cambiamento climatico (fonte Yale School of the Environment).

In attesa di nuove strategie di stoccaggio delle fonti rinnovabili – oggi ancora costose e poco efficienti – il mondo della ricerca sta studiando diverse altre ipotesi. Una delle più promettenti, in prospettiva, è la fusione a confinamento magnetico, che si basa sulla stessa reazione fisica, totalmente naturale, che alimenta le stelle.

La fusione potrebbe rappresentare un vero game changer nel panorama energetico, perché – quando sarà portata a livello industriale – questa tecnologia permetterà di generare energia a zero emissioni, sicura e virtualmente illimitata. La fusione avviene quando i nuclei di due elementi leggeri, come ad esempio gli isotopi dell' idrogeno deuterio e trizio, si uniscono formando elio e sprigionando una grande quantità di energia. In particolare, il deuterio è disponibile in natura nell'acqua di mare, mentre il trizio è creato da reazioni di processo con il litio contenuto nella crosta terrestre.

Per replicare artificialmente l'energia delle stelle si devono portare gli isotopi di idrogeno a oltre 100 milioni di gradi così da poter raggiungere lo stato di plasma e creare le condizioni di reazione che portano i loro nuclei a fondersi. Per arrivare a controllare la continuità della fusione in un impianto per la produzione di energia netta si sta studiando la tecnologia del confinamento magnetico. Ad oggi infatti le macchine che riescono a indurre questa reazione consumano ancora più energia di quella che creano: la ricerca, tuttavia, sta facendo passi da gigante.

Commonwealth Fusion Systems (CFS), uno spin-out del Massachusetts Institute of Technology, di cui Eni è azionista dal 2018, ha recentemente testato con successo un magnete con tecnologia super conduttiva (HTS o HighTemperature Superconductors) e punta a costruire entro il 2025 il primo impianto pilota: si chiamerà SPARC e avrà un diametro di circa quattro metri. Il suo obiettivo sarà confermare il corretto funzionamento dei magneti e raggiungere il bilancio positivo di energia netta.

Il passo successivo, secondo la roadmap di CFS, sarà, entro i primi anni del 2030, lo sviluppo di ARC: il primo impianto commerciale in grado di immettere in rete energia a zero emissioni di CO2.
Eni è stata la prima compagnia energetica a sostenere la ricerca in questo settore strategico per la decarbonizzazione. Oggi ha attive diverse collaborazioni scientifiche nel campo della fusione, ad esempio con il MIT è attivo il programma LIFT (Laboratory for Innovation in Fusion Technology).

Eni partecipa inoltre al progetto DTT (Divertor Tokamak Test facility) di ENEA, per l'ingegnerizzazione e la costruzione di una macchina Tokamak dedicata alla sperimentazione di componenti che dovranno gestire il calore che si sviluppa nella camera di fusione.

La collaborazione con altre eccellenze italiane, che fanno parte da lunga data del network Eni, dal CNR ai principali atenei, si concretizza infine nella creazione del Centro di Ricerca congiunto Eni-CNR a Gela che mira a sviluppare know-how sulla fusione attraverso la ricerca di base, la modellazione avanzata e a incrementare competenze locali con l'attivazione di Dottorati e borse di studio di ricerca.

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