Tercera Parte

Hipótesis: La energía de fusión es la alternativa al juego de suma cero energético actual.

Después de haber valorado en los capítulos precedentes toda la idiosincrasia de la energía en su dimensión histórica, evolutiva y actual, planteamos ahora una proposición provisional como posible solución futura al modelo energético actual. Pretendemos dar razonamientos lógicos que vertebren el sentido de nuestra hipótesis.

Formulamos la siguiente proposición: la energía de fusión es una alternativa óptima en el sentido de Pareto y lo hacemos desde el convencimiento de que las acciones colectivas pueden representar y representan acciones que mejoran la satisfacción y el bienestar de todas las personas sin empeorar el de ninguna, cumpliéndose de esta manera las premisas de un óptimo paretiano.

Si un estado apoya el desarrollo de un nuevo avance científico, se está produciendo una mejora en el sentido de Pareto, y en nuestro caso, ese avance científico viene representado por el ya referenciado Proyecto ITER, en el que se encuentran inmersos actualmente la Unión Europea y 6 países más.

Destacados sociólogos y economistas destacan las ventajas de llegar a la unanimidad o, en su defecto a un consenso en la toma de decisiones, y en tanto en cuanto se consiga involucrar en este proyecto al mayor número de países con el objetivo común definido respecto al proyecto como tal, los beneficios para el conjunto de la sociedad podrán ser mucho mayores.

Es un hecho contrastado, que el sistema energético actual que hemos creado basado en los combustibles fósiles presenta serias debilidades estructurales, no sólo desde el punto de vista tecnológico, sino también económico, social y político. Que consigamos crear un nuevo régimen energético para este siglo y los venideros o, que sigamos siendo víctimas de sucesivas crisis que vayan debilitando nuestra infraestructura energética, dependerá de la disposición que tengamos a asumir nuevos retos en materia energética a través de una rigurosa evaluación de nuestra situación actual.

La alternativa planteada pasa por la utilización de la energía de fusión como base del futuro modelo energético y el Proyecto ITER es el antecedente al uso comercial de esa energía que generarán en un futuro los reactores nucleares de fusión.

 

3.1. ITER: "EL CAMINO"

Iter significa "camino" en latín y desde un punto de vista del estudio hemos querido desglosar éste en base a ese concepto.

Hemos dividido este camino en dos:

• El camino inicial está constituido por la I+D del proyecto, engloba todas las sucesivas etapas que se han planificado para alcanzar el objetivo previsto: el uso comercial de la energía de fusión.
• El camino posterior abarca la producción, explotación y comercialización de esta energía de fusión.

La clasificación institucional que ha hecho la Organización ITER desde una perspectiva temporal, ha sido la creación de una hoja de ruta donde se ha estimado un camino convencional de 50 años como el tiempo a partir del cual podremos disponer de electricidad generada por centrales nucleares de fusión.

En el siguiente cuadro podemos ver los años de operación de los diferentes reactores de cada proyecto de I+D del Consorcio ITER: ITER (reactor termonuclear experimental), DEMO (reactor de demostración de fusión) y PROTO (prototipo del primer reactor comercial):

Aunque estudios recientes han permitido diseñar un camino acelerado del anterior, para conseguir ese mismo objetivo en un plazo de 25 a 30 años desde el inicio de la construcción del ITER.

Pero para lograr esto, las etapas de la investigación secuencial debieran llevarse a cabo en paralelo, como la realización conjunta del IFMIF (Instalación Internacional de Irradiación de Materiales de Fusión) -cuyo propósito sería el ensayar con los materiales apropiados para la construcción del reactor- y los ensayos planificados para el DEMO, que se incorporarían al experimento del ITER.

A esto le seguiría un experimento único DEMO/PROTO que daría lugar a la creación de un prototipo creíble de cara a la construcción de los reactores comerciales de fusión.

En el siguiente gráfico podemos observar las secuencias de cada proyecto:

3.2. EL CAMINO INICIAL

A pesar de que los estudios sobre la energía de fusión llevan realizándose desde hace unas décadas, nuestro camino comienza a partir del proyecto ITER, al ser éste el próximo paso experimental dentro de los estudios actuales de física de plasmas y las futuras centrales de fusión productoras de electricidad.

3.2.1. El acuerdo ITER

El proyecto ITER, reactor termonuclear experimental de fusión, supone el mayor proyecto de investigación científica colaborativa a nivel mundial de aquí a los próximos treinta años a una escala sin precedentes.
La proyección científica de la investigación europea y mundial se verá relanzada gracias a la presencia de un equipo de alrededor de 1.000 científicos de altísimo nivel que se ubicarán y trabajarán en el emplazamiento de Cadarache.

El acuerdo ITER contempla las bases del proyecto. Este acuerdo se firmó en París el 26 de noviembre de 2006 por los siguientes participantes en el proyecto: la Unión Europea, Estados Unidos, China, India, Corea del Sur, Rusia y Japón, entrando en vigor el 24 de octubre de 2007 y siendo ratificado posteriormente por todos los miembros.

Este acuerdo establece la "Organización ITER" que le confiere personalidad jurídica. Su órgano principal es el ¨Consejo ITER¨, compuesto por representantes de los miembros de la organización. Las decisiones se adoptan por unanimidad o bien por mayoría cualificada dependiendo del tema a tratar y en función de una ponderación de las contribuciones de cada miembro al proyecto.

3.2.2. La valoración del proyecto

Si bien las dudas en cuanto a la viabilidad técnica de las futuras centrales nucleares de fusión no son elevadas, si existen algunas más, no sin cierto fundamento, en lo relativo a su viabilidad económica.

Para llegar a evaluar el coste total del ITER, su construcción se ha dividido en 85 "paquetes de consecución", cada uno de ellos definido a un minucioso nivel de detalle que permita desarrollar verdaderos contratos de ejecución y fabricación que se ajusten a un determinado calendario de entrega. La mitad de estas consecuciones formarán parte del hardware del "tokamak" y el resto será para equipos periféricos.

Grandes empresas y laboratorios de relativa importancia junto con los países implicados, han analizado todo el proceso de diseño, ejecución y fabricación para desarrollar todos los elementos y componentes necesarios de esos "paquetes de consecución", estimando las unidades físicas que hubieran que suministrarse, incluida la mano de obra, los materiales y las herramientas necesarias para su fabricación. Pudiera decirse que todo está calculado al detalle.
Las características principales para el desarrollo, fabricación y suministro de los elementos necesarios para llevar a cabo el proyecto por parte de los integrantes del mismo se ilustran en el siguiente gráfico.

Los elementos a desarrollar se han dividido en tres categorías, dependiendo de su idiosincrasia:

 

1. los que únicamente pueden ser ejecutados por el país donde se haya decidido la ubicación del proyecto, en este caso Francia, v.g.: edificios, instalación de la maquinaria, etc.,…
2. Los que representan un menor tamaño o de menor interés técnico, cuyo coste se ha determinado ser compartido por todos los participantes en el proyecto.
3. Las llamadas "aportaciones en especie" que por su alto contenido tecnológico, las partes implicadas han determinado de antemano cuales son las aportaciones de cada uno, utilizando para ello los procedimientos de fabricación y acuerdos de financiación que cada uno haya decidido. De este modo los costes reales pueden presentar ciertas divergencias respecto a la valoración final del proyecto, debido a licitaciones competitivas o diferentes costes unitarios de cada socio.

 

Los costes totales resultan de una evaluación conjunta de A+B+C.

Se prevee que el 89 % de los componentes de hardware necesarios se entreguen "en especie", mientras que el resto se comprará a través de un fondo común bajo el control de la Organización ITER.

Cada uno de los socios establecerá una agencia interna que se encargará principalmente de la fabricación y entrega a la organización internacional de los componentes del ITER que le corresponda fabricar.

El ITER "ProjectTeam" tendrá la responsabilidad de que se hagan cumplir los objetivos del proyecto en cuanto a diseño y especificaciones técnicas, vigilando cada elemento que entregue cada participante, estando en estrecho contacto con la agencia interna de cada socio.

"Fusion For Energy" (F4E), con ubicación en Barcelona, será la agencia responsable de la contribución europea al reactor termonuclear experimental internacional. Casi la mitad de las piezas que conformarán el ITER procederá de Europa, a modo de aportaciones ¨en especie¨. F4E tiene un presupuesto de 4.000 millones de € para los próximos 10 años. Esta agencia también canalizará las aportaciones europeas al acuerdo con Japón conocido como ¨Broader Approach¨ (¨enfoque ampliado¨) -actividades que se llevarán a cabo en Japón para proyectos colaborativos de investigación sobre la fusión y que prepararán las siguientes etapas del ITER-.
Entre estas aportaciones también estarán las que se realizarán a las actividades de diseño de ingeniería para la IFMIF, iniciativa conjunta entre la Unión Europea, Estados Unidos, Japón y Rusia.

3.2.3. Las fases del proyecto y su coste económico

El calendario general del proyecto consta de tres fases, una primera de construcción, la segunda de operación o funcionamiento y una tercera de clausura, escalonadas de 2007 a 2050 aproximadamente.

1ª fase de construcción

Tendrá una duración de 10 años, con las diferentes etapas del proceso definidas en el gráfico siguiente.

Esta primera fase comprende el acondicionamiento del emplazamiento, la construcción del dispositivo llamado "Tokamak" (cámara toroidal en bobinas electromagnéticas), de los edificios y el llamado "enfoque ampliado".

Para esta fase, más del 80 % de los recursos son suministrados a través de contribuciones en especie, en forma de abastecimiento de componentes o como puesta a disposición de personal.

El coste total de la construcción será de 5.455 millones de € (valor de 2005).

El 45,46 % de este importe será aportado por la Unión Europea y el 54,54 % restante por los otros seis participantes en el proyecto, que contribuirán con un 9,09 % cada uno. La contribución europea proviene del presupuesto comunitario. Como cada participante estaba preparado para contribuir con un 10 %, 50 % en el caso de la Unión Europea, la diferencia (¨la reserva¨) podrá ser solicitada para el proyecto si ello fuera necesario y estuviera justificado en el futuro.

El llamado "enfoque ampliado" implementado paralelamente a la construcción y para el mismo período, tendrá un coste total de 678 millones de euros que serán aportados al 50 % por Japón y por la Unión Europea. Francia aportará el 50 % de la parte que le corresponde a Europa mediante contribuciones en especie.

El país donde se instalará el ITER, en este caso Francia, correrá con los costes de preparación del terreno y de construcción del edificio.
El compromiso financiero total de Francia para este período de 10 años asciende a 895 millones de €, desglosados de la siguiente manera: 215 millones para el acondicionamiento del sitio, 496 millones para la construcción y alrededor de 170 millones para el llamado "enfoque ampliado". La municipalidades aportarán 407 millones de €, la CEA (Comisión de la Energía Atómica) 170 millones de €, y el estado francés los restantes 318 millones de €.
Las municipalidades aportarán además otros 60 millones de € para acciones complementarias que no formen parte de los compromisos internacionales.

2ª fase de operación

Tendrá una duración de 20 años, dividida en dos etapas con una duración de 10 años cada una. Los primeros 10 años de funcionamiento se encuentran especificados en el gráfico adjunto.

En la primera etapa el objetivo principal es establecer la física óptima del reactor y determinar el mejor modo de funcionamiento de éste con la obtención del tritio relevante. En la segunda etapa, los 10 años de operación servirán para la explotación de todas las condiciones reseñadas en la primera.
Los costes anuales de operación del ITER se estiman en 283 millones de €, que habrán de ser compartidos por todos los socios, lo que se traduce en un coste total de explotación para los 20 años de 5.647 millones de € (valor de 2005).

La Unión Europea contribuirá con un 34 % del coste total y Francia con un 8 % del mismo, es decir, 486 millones de €.
Estas estimaciones de costes incluyen los gastos de personal, un 32 %, la energía necesaria para el funcionamiento y los costes del combustible (tritio), un 20 %, las mejoras y optimizaciones de capital, repuestos, materiales y operaciones de gestión de residuos, el restante 48 %.

3ª fase de clausura

Tendrá una duración de 12 años, dividida en dos etapas de 6 años cada una, con un proceso adicional no incluido en esta fase de clausura de unos 20 años para la desintegración radioactiva y que comenzará al término de la primera etapa.

La primera etapa será la de la desactivación definitiva, donde serán desactivadas la planta donde se ha tratado el tritio, los materiales, los productos corrosivos y el polvo radioactivo así como los demás componentes.

La segunda etapa será la del desmantelamiento y eliminación de las restantes plantas.

El costo de esta fase se ha estimado en unos 430 millones de €.

En síntesis, el coste total presupuestado para el proyecto ITER, que comprende las tres fases explicadas anteriormente, asciende a 12.210 millones de euros resumidos de la siguiente manera: 1ª fase: 6.133 millones de €.
2ª fase: 5.647 millones de €.
3ª fase: 430 millones de €.

3.2.4. El coste de oportunidad del Proyecto ITER

Cada situación tiene siempre más de una forma de abordarla, y cada forma puede ofrecer una utilidad mayor o menor que las otras. Al tomar una decisión se produce una renunciación implícita a la utilidad o beneficios que se podrían haber obtenido si se hubiera tomado cualquier otra decisión.
Expresar el proyecto ITER en términos de coste de oportunidad nos va a permitir tener una visión económica más amplia de lo que supone este proyecto respecto a la implicación de recursos en áreas no productivas, v.g.: guerras o en áreas de otra índole, v.g.: infraestructuras.

Hemos tomado tres ejemplos con diferente dimensión geográfica y geopolítica para analizar este coste relativo, uno a nivel global: la guerra de Irak, otro a nivel mundial: el gasto militar y un tercero, a nivel nacional centrado en España: el PEIT (Plan Estratégico de Infraestructuras y Transporte).

Sin entrar en valoraciones acerca de si la guerra de Irak es favorable o no para el suministro de petróleo y los intereses mundiales, de si el gasto militar es positivo o negativo, a pesar del supuesto "aprovechamiento civil" de la I+D militar, el llamado "spin off ", o de si el PEIT favorecerá el desarrollo regional y nacional o ahondará más en las condiciones para que la estabilidad del mercado del petróleo afecte aún más a nuestra economía; en estos como en otros temas siempre habrá partidarios y detractores, por lo que de esta exposición de datos económicos expresados de la manera más objetiva posible se infiere que no es necesario que estos tres ejemplos no hubieran sucedido o no se hubieran llevado a cabo.

Ejemplo 1

El coste de oportunidad del dinero gastado en la guerra de Irak por Estados Unidos en términos de capital a invertir en el proyecto ITER, es la cantidad de dinero que podría invertirse en el proyecto ITER con el dinero empleado por Estados Unidos en sufragar los gastos de la guerra de Irak.

Estados Unidos gasta diariamente en la guerra de Irak 190 millones de $, lo que suponen 70.000 millones de $ al año. Con los recursos utilizados para sostener esta guerra anualmente el proyecto ITER se ha presupuestado en aproximadamente 12.200 millones de € (valor de 2005) se podrían llevar a cabo 3,8 proyectos ITER, únicamente tomando en cuenta el gasto directo empleado en la guerra de Irak en un solo año.

Si manejamos ahora la dimensión temporal del conflicto, situando el comienzo de la contienda en el mes de marzo de 2003, a fecha de hoy, mayo de 2008, cinco años después, el coste de oportunidad del que estamos hablando es de 19 proyectos ITER.

Ejemplo 2

El coste de oportunidad del gasto militar mundial en términos de capital presupuestado para el proyecto ITER, es la cantidad de dinero que podría utilizarse en llevar a cabo el proyecto ITER con el gasto realizado por la industria militar a nivel mundial.

Con datos de 2003, el gasto militar mundial se elevó a casi un billón de $ (956.000 millones de $). La tendencia, si bien ha sido estable durante el período 1995 – 2000, ésta se muestra alcista a partir del año 2001.
En síntesis, con los recursos empleados únicamente en el año 2003 en la industria militar a nivel mundial se podrían haber sufragado 52 proyectos ITER, es decir, el coste de oportunidad del gasto militar mundial suponen 52 proyectos ITER.

Ejemplo 3

El coste de oportunidad del presupuesto para el Plan Estratégico de Infraestructuras y Transporte (PEIT) del Ministerio de Fomento del estado español, en términos de presupuesto del proyecto ITER, es la cantidad de dinero que podría invertirse en el proyecto ITER con el dinero presupuestado para el PEIT.
El PEIT pretende consumir 250.000 millones de € para su desarrollo económico durante sus 15 años de vigencia.
Por lo tanto, con los recursos empleados en esos 15 años, se podrían haber presupuestado 20 proyectos ITER. Reduciendo el período temporal a 1, el coste de oportunidad de llevar a cabo un solo año del PEIT suponen 1,3 proyectos ITER.

Otros datos

El coste del reactor experimental ITER en consumo de electricidad para los países de la Unión Europea, supondrá un gasto de 40 céntimos de €/año por persona durante los próximos 30 años.

 

3.2.5. Los siguientes proyectos

El DEMO

Reactor de demostración de fusión, pertenecerá a la segunda generación de maquinas experimentales para crear reactores comerciales de fusión.

El DEMO será utilizado para demostrar la viabilidad de toda la tecnología relacionada con el reactor y para producir, por vez primera, cantidades de electricidad significativas procedentes de la energía de fusión.

Su período de funcionamiento se ha estimado entre los años 2032 y 2050.

Este reactor podrá llegar a generar una potencia de fusión de 1.000 megavatios (MW), llegando a consumir unos 56 kg de tritio por año.

Este reactor deberá:

• Producir internamente su propio tritio utilizando una envoltura reproductora adecuada.
• Ser seguro y atractivo desde el punto de vista medioambiental.
• Generar energía eléctrica cuyo coste la haga viable económicamente en un futuro cercano.
• De usar la misma base de conocimientos de física de plasma y de tecnología que se utilizará para construir el primer reactor comercial de fusión.

 

El PROTO

Prototipo del primer reactor comercial, pertenecerá a la tercera generación de este tipo de maquinas experimentales.

El PROTO actuará como prototipo de la central eléctrica, incorporando cualquier avance tecnológico que se produzca y demostrando la viabilidad en la generación de electricidad de forma comercial.

Su período operacional se ha previsto a partir del año 2050 en adelante.

3.3. EL CAMINO POSTERIOR

Si bien el camino inicial comprende toda la inversión en I + D hasta la explotación comercial de la energía de fusión, situamos el momento del comienzo del camino posterior, un tiempo antes del objetivo de producir, explotar y comercializar esa energía, en concreto, a la finalización de los resultados obtenidos por el reactor experimental ITER, ya que de esta manera y mediante un supuesto basado en este proyecto, analizaremos la viabilidad económica de los futuros reactores comerciales.

3.3.1. ¿Un futuro predecible?

La oferta y la demanda tienden a determinar el precio y la cantidad competitivos de los diferentes bienes, sin embargo en el caso de bienes necesarios, como el combustible o la energía, la demanda tiende a ser relativamente insensible a las variaciones en el precio.
Estos elementos son tan esenciales, y más en la sociedad actual, que es difícil renunciar a ellos a pesar de que su precio se dispare. Algunos estudios han mostrado que la duplicación de los precios de la gasolina en los años setenta apenas afectó a la demanda durante un año aproximadamente.

Hace años era impensable ver los precios del barril de petróleo por encima de los 100 $, pero la situación se ha producido y la tendencia continúa en aumento. Independientemente de que existan externalidades que hayan influido en este aumento, la realidad es que la demanda de energía aumenta a una velocidad mayor de lo que la oferta puede ofrecer.

La eficiencia de los medios tecnológicos y sus avances en un mundo globalizado, a pesar de las desigualdades que éste pueda producir, hacen que cada vez un mayor porcentaje de población acceda a un mayor número de bienes y servicios, lo que se traduce en un mayor consumo energético.

El actual modelo energético propiciará nuevas crisis energéticas que se traducirán en nuevas crisis económicas como ya ha sucedido en varias ocasiones durante estas últimas décadas. Estas crisis obligarán a los países a adaptar sus economías a unos precios de la energía más altos que los actuales.
Es entonces cuando el precio más bajo de la energía podría ser el de la fusión, cumpliéndose así las predicciones del eminente físico ruso Lev Artsimovitch, abuelo del tokamak que en 1972 dijo: ¨la fusión estará cuando la sociedad la necesite¨.

En el gráfico siguiente podemos apreciar el mayor consumo eléctrico per cápita de varios países desarrollados respecto a otros países con unos tamaños de población considerables, véase China, India o Brasil, los cuales serán participantes importantes en un horizonte temporal cercano, de la tendencia ascendente del consumo energético mundial.

3.3.2. Un reactor comercial de fusión

La simulación de un modelo de costes realizado por La Organización ITER de un futuro reactor nuclear de fusión, de cara a presentar un primer avance de la viabilidad económica de estas plantas, nos ha permitido obtener información relevante para poder evaluar la producción, explotación y comercialización de esta energía de fusión en un futuro.

A continuación resumimos los supuestos bajo los que se efectúo la simulación.

Supuestos básicos:

• Las plantas de energía de fusión tendrán una capacidad de generación similar a las plantas actuales de fisión y de carbón. Esto significa que la energía producida para la red eléctrica se encuentra en un rango de 500 a 1.500 MW.
• Las normas económicas que rigen para las centrales nucleares actuales y las centrales de carbón se aplicarán también a la fusión.
Los costes de inversión y los futuros beneficios y costes han de ser descontados para hacer una estimación correcta del precio de la electricidad.
• Los costes de la vida útil de la planta, incluidos los de desmantelamiento y eliminación de residuos también habrán de considerarse.
• Aunque el reactor ITER no es una definitiva planta de energía, si incorpora muchos de los elementos que formarán parte de los reactores comerciales y, a su escala puede resultar un ejemplo representativo de éstos.

 

Algunos de los principales factores considerados fueron:

• La energía térmica de la planta, generada por las reacciones de fusión del combustible utilizado, mezcla de deuterio y tritio (D + T), dos de los isótopos del hidrógeno (H). Las necesidades han de ser lo menores posibles para minimizar el tamaño de la planta y su coste, pero no tan pequeñas que hagan que los costes de la electricidad sean demasiado elevados. Se estimaron 3.200 MW.
• La energía consumida por los sistemas de la planta, aparte de los sistemas de calentamiento del plasma que son tratados por separado. En el ITER esta energía supone alrededor de 120 MW. Para este modelo se consideraron 200 MW.
• Los ratios de eficiencia de la energía absorbida por los sistemas eléctricos y de calentamiento del plasma. En el ITER están en un 50 %; la futura evolución técnica debiera mejorar esta situación.
• Los ratios de eficiencia de las turbinas de vapor de refrigeración se valoraron en un 38 %. Si se utilizará en un futuro helio como refrigerante, la eficiencia de las turbinas de gas se elevaría a un 45 %.
• La vida útil de la planta se estimó en 25 años.
La primera generación de plantas de fisión fueron calculadas para durar 25 años, sin embargo, su éxito ha dado lugar a que sean utilizadas hasta los 40. Estas largas vidas operacionales es probable que se apliquen también a la fusión, dada la elevada inversión de capital inicial que es necesario amortizar.
• El tiempo de construcción se fijó en 8 años.
Las plantas de fusión van a requerir más tiempo de construcción que las plantas de fisión actuales que necesitan de unos 5 años.

 

Otras premisas que también se consideraron:

• Los costes de operación, mantenimiento y desmantelamiento:
  • Tasas de descuento
  • Coste de la electricidad cuando la planta no está produciendo energía
  • Costes de personal
  • Costes de los servicios, de las piezas reemplazables y de los consumibles
  • Costes de la eliminación de residuos
  • Impuestos y tasas
  • Etc.
• Los costes de construcción:
  • Costes de los materiales
  • Servicios de diseño e ingeniería
  • Licencias
  • Impuestos
  • Costes de establecimiento y de I + D
  • Etc.

 

Desarrollando una serie de ecuaciones mediante la aplicación de todos los factores y las premisas reseñadas anteriormente se obtuvieron los siguientes resultados:

• La energía generada para la red eléctrica y, por ende al consumidor, después de contabilizar las pérdidas en el suministro y de restar toda la energía consumida por la planta fue de 459, 2 MW.
• La eficiencia de la planta, es decir, la proporción de energía eléctrica suministrada a la red respecto de la energía de fusión generada por el reactor fue de un 14 %.
• El coste de producir un kWh resultó ser de 22,43 céntimos de €.

 

En Europa, el precio nominal de la electricidad para uso doméstico se encuentra alrededor de los 13 céntimos de €/kWh.
El 40 % del precio de la electricidad es debido a los costes de producción. El resto se reparte entre los costes de distribución de las empresas suministradoras, los costes de las empresas intermediarias (medición, facturación, etc.) y los impuestos.
Por lo que los costes de producir un kWh en la actualidad en Europa se sitúa en 5,2 céntimos de €/kWh.

Los resultados obtenidos por el modelo, demostraron las esperanzadoras posibilidades de que el precio de la electricidad producida en el futuro por la fusión, se pueda equiparar al que presentan ahora la fisión y el carbón, especialmente cuando los costes medioambientales no contemplados ahora y producidos por estas energías sean incluidos.

3.3.3. Precios actuales versus precios de la fusión

El ITER está planificado para que opere con una potencia nominal de 500 MW.

El DEMO será un dispositivo de similar tamaño, al cual habrá que aumentarle su potencia nominal en un factor de 4 para que la electricidad suministrada a la red sea de alrededor de 500 MW, similar a la producción de una pequeña central eléctrica actual. Estos resultados se podrían lograr incrementando un 15 % las dimensiones del ITER y un 30 % la densidad del plasma confinado en el tokamak.

Si estos objetivos del DEMO se consiguieran, el DEMO podría ser utilizado como el prototipo de reactor comercial que nos conduciría a la "vía rápida" de la fusión, acelerando su disponibilidad en unos 20 años.

El siguiente paso entonces, sería la construcción en serie de los primeros reactores comerciales de fusión -PROTO-, que duplicarían la energía suministrada a la red mediante el aumento de las dimensiones del reactor en un 10 % respecto al anterior, sin hacer prácticamente cambios en la física del reactor.

Con estos argumentos, los costes de inversión por cada vatio (W) de potencia instalada supondrían para el DEMO aproximadamente unos 14 €/W, y para el PROTO alrededor de 8€/W que mediante la construcción en serie de estas plantas podrían reducirse a aproximadamente unos 4€/W.

Podemos comparar estos costes con los 3 €/W de las actuales centrales nucleares de fisión y los 1,5 €/W de las plantas de carbón, si bien en estas últimas no se ha incluido el coste medioambiental. Estos costes anteriores no incluyen ni el combustible, ni los costes de operación y desmantelamiento, los cuales para una central de carbón pueden ser similares a sus costes de inversión, los cuales debieran ser menores para las plantas de fusión.

Otra valoración económica la podemos realizar con los resultados obtenidos en el modelo de costes del apartado anterior, al que le añadiremos las economías de escala que se pudieran producir en un futuro, por la construcción en serie de plantas de fusión similares y el aumento del tamaño o la escala de éstas, lo que se traducirá en aumentos de la productividad que harán disminuir los costes de producción de esta energía eléctrica.

Ciertos estudios técnicos han llegado a la conclusión de que muchos procesos industriales tienen ligeros rendimientos crecientes de escala- aumentos en un porcentaje de factores se traduce en aumentos de la producción en más de ese porcentaje- cuando las dimensiones de las plantas consideradas son mayores que las que se utilizan en un principio.

Como ejemplo trasladable en un futuro a la energía de fusión, señalaremos las economías de escala que se han producido en la energía eólica desde la década de los ochenta hasta la actualidad, donde en estos 25 años de funcionamiento se ha pasado de unos costes de producción de 35 céntimos de €/kWh a 7 céntimos de €/kWh, todo ello debido a su mayor utilización y a los avances tecnológicos producidos en esta energía.

 

La exposición de estos datos nos ofrece una dimensión de competitividad económica de la energía de fusión respecto a otras fuentes de energía. No obstante son todavía muchos los retos a superar, pudiéndose producirse situaciones no contempladas en la actualidad que impidieran cumplir los plazos programados.

3.4. UN NUEVO MODELO ENERGÉTICO

Una vez que hemos desarrollado los caminos de la energía de fusión, los cuales pudieran sentar las bases del futuro modelo energético, y ante la necesidad de optar por éste, vamos a estudiar dos variables económicas que están estrechamente relacionadas con la necesidad de ese cambio.

3.4.1. Variables económicas que influyen en la necesidad del cambio

La energía está gobernada por dos leyes, las de la termodinámica, la primera dice que la energía no puede ser creada ni destruida, y la segunda afirma que la energía sólo puede ser transformada y lo hace en una sola dirección: de disponible a no disponible.
La evolución de las especies consiste en el desarrollo de sistemas organizativos cada vez más complejos para obtener más energía disponible.

Muchos antropólogos utilizan esa energía disponible como criterio para medir el éxito de una cultura. El sociólogo y antropólogo estadounidense L.A.White sostiene que el nivel de desarrollo de una sociedad está directamente relacionado con la cantidad de energía consumida por cada persona. White dice: ¨la evolución de la cultura desde la época de los antropoides no es más que la consecuencia de una serie de incrementos periódicos en la cantidad de energía consumida anualmente per cápita, derivados de la explotación de nuevas fuentes de energía¨.

Ya tenemos una variable económica: la cantidad de energía consumida por per cápita.

Numerosos macroeconomistas destacan la importancia de la Teoría del Crecimiento Económico. Pequeñas diferencias en las tasas de crecimiento económico, sostenidas durante períodos de tiempo más o menos largos, se traducen en grandes diferencias en los niveles de renta por habitante de cada país.
El economista estadounidense L.J.Christiano dice: "…he de decir en primer lugar que estoy de acuerdo con la idea de que la teoría del crecimiento es muy importante. Un incremento de un 1 % en el crecimiento durante un período de tiempo no muy largo, por ejemplo, una generación, produce una diferencia enorme en los estándares de vida".

Ya tenemos la otra variable económica: los incrementos del Producto Interior Bruto (PIB) per cápita.

En el gráfico siguiente podemos ver la relación existente entre estas dos variables económicas para cada cierto grupo de países.

3.4.2. Modelo econométrico que analiza la relación entre las dos variables

Analizamos la relación que existe entre las dos variables económicas señaladas en el apartado anterior.

Planteamos la teoría de que la evolución del crecimiento económico a largo plazo en términos del PIB per cápita tiene relación con la cantidad de energía consumida per cápita.

Tomamos como ejemplo el PIB per cápita en España desde el año 1850 hasta el año 2000 en miles de dólares Geary-khamis (G-K) de 1990 -procedimiento que hace comparable el PIB permitiendo una sustancial, aunque limitada corrección del nivel de precio- y la energía consumida per cápita en España en gigajulios (GJ), para el mismo período.

Representación gráfica de las variables:

Postulamos una relación positiva entre el PIB per cápita (Y) y el consumo de energía per cápita (X), especificando la relación funcional entre las dos variables de la siguiente forma:

 

Y = 1 + 2 X

Variable explicada: Y
Variable explicativa: X
Parámetros del modelo: 1, 2

Este modelo supone una relación exacta entre las variables, pero como las relaciones entre las variables económicas generalmente son inexactas, debido a que además de la energía consumida existen otras variables que también afectan al PIB, creamos el siguiente modelo econométrico (modelo de regresión lineal de dos variables) a partir de la relación funcional anterior:

Y = 1 + 2 + 

donde  (término de perturbación) representa aquellos factores que afectan al PIB per cápita pero que no consideramos en el modelo de forma explícita.

Para simplificar el modelo, suponemos entonces la función del PIB per cápita "ceteris paribus" todas las demás variables que pudieran influir en la función del PIB per cápita las suponemos constantes, por lo que sólo se relaciona el PIB per cápita con la cantidad de energía consumida per cápita.

Al graficar los datos de la tabla anterior se obtiene el siguiente gráfico de dispersión, donde se observa la correlación positiva entre las variables:

Con los datos de la tabla estimamos el modelo econométrico, es decir, obtenemos los valores numéricos de 1 y 2.

Para realizar el análisis de regresión utilizamos el método de estimación de los Mínimos Cuadrados herramienta estadística, es decir, ajustamos el modelo lineal de dos variables a los datos proporcionados en la tabla.

De esta manera obtenemos la ecuación de regresión (Ŷ) con los valores estimados (1 y 2) y el coeficiente de determinación (R2):

Ŷ = – 1,373 + 0,1441X
R2 = 0,9815

La interpretación de la regresión estimada es la siguiente:

 

• Si la energía consumida per cápita aumenta en promedio, digamos en 10 GJ, se espera que el PIB per cápita aumentará en promedio 68 $ G-K.

Ŷ =  1,373 + 0,1441 x (10) = 0,068

• El valor del coeficiente de determinación significa que cerca del 98,15 % de la variación en el PIB per cápita está explicado por la variación en el consumo de energía per cápita.

 

Inferimos que el estimativo 2 (coeficiente de la pendiente) está suficientemente por debajo de la unidad (0,1441) para convencernos de que no se trata de un suceso al azar.

Al confirmar el modelo la teoría en consideración, podemos predecir valores futuros de la variable dependiente Y con base en el valor futuro de la variable explicativa X:

 

• Según estimaciones de UNESA, el incremento de demanda de energía en España desde el año 2005 hasta el 2020 será de un 2,4 % anual y, sabiendo que el incremento de energía entre el 2000 y el 2005 ha sido de un 24,51 %, podemos estimar un valor aproximado del PIB per cápita español para el año 2020:
  
  Incremento de un 60,51 % en 20 años = 72,97 GJ
  Energía hipotética per cápita consumida en el año 2020 = 193,57 GJ
  Ŷ =  1,1373 + 0,1441 x (193,57) = 25,756
  
  PIB per cápita español en el año 2020 = 25.756 $

 

En consecuencia podemos afirmar que los incrementos de demanda energética influyen de una manera notable en el aumento de las tasas de crecimiento de los países y, por ende en el bienestar de éstos, de ahí la capital importancia que tiene la energía en el desarrollo de una sociedad. El consumo mundial de energía es ahora setenta veces mayor que al comienzo de la era de los combustibles fósiles.

 

3.4.3. Otro modelo económico

La economía actual depende casi en exclusiva de los combustibles fósiles; la energía nuclear de fisión y las energías renovables cubren sólo una pequeña cuota del espectro energético.
Estas fuentes de energía en forma de combustibles fósiles se ajustan a la curva de la campana de Hubbert, esto es, al principio resultan caras de procesar, posteriormente sus costes se reducen en la medida en que avanzan las tecnologías de explotación y, finalmente el proceso se encarece de nuevo cuando las reservas comienzan a escasear.

La energía de fusión puede ser una fuente de energía a gran escala, sostenible, disponible para el suministro de electricidad las 24 horas al día e independiente de las condiciones climáticas. Los recursos combustibles que necesita son abundantes en la tierra, pudiéndose encontrar prácticamente en cualquier lugar de ella.
Esta energía podría ser la base del futuro modelo energético.

Ahora bien, estos cambios han necesitado en otras ocasiones de períodos más o menos dilatados en el tiempo, y han sido las necesidades de la sociedad lo que ha acelerado su proceso. Cuanto más evoluciona y se desarrolla una sociedad más energía disponible requiere y esto le hace incrementar los recursos y la investigación para obtenerla. La inversión en I + D + i en los años venideros va a ser fundamental para mantener las tasas de crecimiento sostenido a largo plazo en valores positivos que redunden en mayor bienestar y cohesión social.

La transición del modelo energético tradicional basado en los combustibles fósiles a un modelo energético basado en la energía de fusión y en la utilización del hidrógeno como combustible, posiblemente modifique también sustancialmente los conceptos de economía y sociedad tradicionales, al igual que ha sucedido con la revolución en el campo de las comunicaciones que también ha cambiado el modelo de comunicación entre las personas.

Desde la realidad indiscutible de la creciente demanda energética, y ante el hecho de que los combustibles fósiles tengan una fecha de caducidad y de que las energías renovables no alcancen para cubrir esa demanda, a pesar de la eficiencia energética que pudieran obtener, es por todo ello por lo que se hace necesaria una alternativa consistente.
Si se cumplieran las expectativas creadas en torno a la energía de fusión, podríamos estar hablando de esa alternativa consistente como una realidad que por primera vez en la historia nos pudiera ofrecer una energía más democrática para todos.