Una produzione di energia illimitata, più «pulita» e «sostenibile». Quando arriverà – i se ormai li abbiamo speranzosamente abbandonati -, la fusione nucleare potrebbe davvero rappresentare la soluzione a tutti i nostri problemi energetici. Ci crediamo un po’ tutti, qualcuno un po’ di più.

Come Microsoft, che insieme all’azienda Helion Energy ha firmato un patto per certi versi sbalorditivo. Si tratta del primo Power Purchase Agreement (o PPA) da fusione: un accordo per comprare energia elettrica prodotta con un reattore basato su una tecnologia che, oggi, ancora non abbiamo.

Helion Energy e Microsoft hanno già tracciato anche la strada: produrre almeno 50 megawatt di potenza entro il 2028. “Questa collaborazione rappresenta una pietra miliare significativa per Helion e per l'industria della fusione nel suo insieme – ha spiegato David Kirtley, CEO di Helion, società nata nel 2013 e che vede, tra i suoi investitori, anche il CEO di OpenAI Sam Altman – Siamo grati per il supporto di un'azienda visionaria come Microsoft. Abbiamo ancora molto lavoro da fare, ma siamo fiduciosi nella nostra capacità di realizzare il primo impianto di fusione elettrica al mondo”.

Cos’è un PPA

Quando senti parlare di Power Purchase Agreement devi pensare a un vero e proprio contratto di acquisto di energia elettrica.

È a tutti gli effetti un accordo a lungo termine tra un produttore di elettricità e un cliente, di solito rappresentato da un servizio pubblico, da un governo o come in questo caso un’azienda privata.

Secondo alcuni, il PPA è una strumento molto utile per facilitare la transizione energetica perché permette ad enti e aziende di evitare le fluttuazioni dei prezzi tipiche del mercato dell’energia e di accedere quindi a elettricità senza costi insostenibili. È un modo insomma per accelerare il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità di ogni azienda.

Parlare di un PPA in ambito di fusione nucleare fa scalpore e, un po’, fa anche entusiasmare: oggi non padroneggiamo ancora questa reazione né i metodi per convertirla in una produzione di energia effettivamente funzionante ma il fatto che due aziende importanti (tra cui uno delle più potenti al mondo) abbiano stretto un patto simile può cominciare a far sognare un pochino più in grande.

L’accordo

Che cosa prevede l’accordo firmato tra Helion Energy e Microsoft? L’idea è quella di mettere a punto il primo reattore di fusione nucleare commerciale al mondo, generare almeno 50 megawatt di potenza (una quantità piccola ma significativa e superiore ai 42 MW che i primi due parchi eolici offshore statunitensi) e collegarlo a una rete elettrica.

A quel punto, sfruttarle l’elettricità per alimentare l’equivalente di circa 40mila abitazioni nello stato di Washington. Puoi capire, insomma, quanto ambizioso è il piano.

La fusione e i suoi tempi

La fusione nucleare è una fonte potenzialmente illimitata di energia “pulita” che la scienza e l’umanità stanno inseguendo da diversi decenni. È spesso definita la «energia delle stelle» perché è la stessa reazione che si verifica, appunto, all’interno delle stelle e del Sole.

Sulla Terra, la fusione può essere ottenuta fondamentalmente all’interno di reattori a forma toroidale chiamati Tokamak con due approcci diversi cui ti ho già parlato in occasione della scoperta registrata al National Ignition Facility di Livermore, negli Usa: sto parlando del confinamento con i campi magnetici o con la fusione inerziale, quindi attraverso l’utilizzo di particolari raggi laser.

A che punto siamo? “Stiamo lavorando, l’incremento è apprezzabile, il mondo sta facendo dei passi avanti importanti e l’esperimento al NIF ne è un esempio ma siamo ancora ben lungi dal poter dire che siamo pronti ad attaccare una centrale alla rete elettrica” ci ha spiegato il dottor Matteo Iafrati, ricercatore nel campo della fusione nucleare presso l’Enea di Frascati.

Gi sforzi dell’Europa e di un gran numero di Paesi del mondo oggi sono concentrati su diversi progetti di fusione, il più importante dei quali è Iter. “Iter non nasce con l’idea di immettere energia in rete ma deve dimostrare che è fattibile utilizzare la fusione in ambito civile. Il reattore che succederà Iter, ovvero Demo, vuole essere invece a tutti gli effetti la dimostrazione di una centrale che è in grado di convertire e consegnare energia elettrica alla rete attraverso la fusione nucleare”.  

Il progetto, come può intuire, ha delle tempistiche un po’ diverse rispetto a quelle annunciate nell’accordo tra Helion e Microsoft. Per la fine di questo decennio, ha spiegato Iafrati, sono previsti i primi esperimenti ma probabilmente non vedremo le prime reazioni di fusione prima del 2035 mentre Demo dovrebbe essere pronto intorno alla seconda metà del secolo, anche se non è certo che per quella data sarà effettivamente utilizzabile.

Siamo, insomma, nel campo delle ipotesi. Caratterizzate da un certo grado di concretezza, certo, ma pur sempre ipotesi.

L’approccio di Helion

Prima ti ho citato il confinamento magnetico e quello inerziale perché si tratta dei due approcci tecnologici più studiati e avanzati per arrivare ad innescare la fusione, gestirla e sfruttarla per generare elettricità.

Helion però, come si legge sul sito, utilizza un approccio differente, chiamato «Reverse Field Configuration» che prevede un acceleratore al plasma più piccolo rispetto ad altri approcci e capace di riscaldare il materiale utilizzato per innescare la fusione a una temperature intorno ai 100 milioni di gradi Celsius.

“L’approccio di Helion rientra sempre nell’idea del confinamento magnetico del plasma ma, a differenza di quanto succede nei Tokamak, si sfruttano dei campi magnetici diversi, in grado di dare luogo a una reazione di fusione nucleare che vive stabile e uguale a se stessa per qualche millesimo di secondo – ha spiegato il dottor Iafrati – È un approccio risalente agli anni ’50 che non rientra nel mainstream internazionale perché limitato da problemi tecnologici legati, per esempio, al numero di reazioni di fusioni che si possono innescare o al modo in cui estrarre energia”. 

Prima di spiegarti questi limiti, ti aggiungo un’altra differenza introdotta da Helion rispetto alle tecnologie di fusione più note. Ovvero il fatto che il «combustibile» utilizzato non è costituto da deuterio e trizio, come avviene negli altri approcci (e nelle stelle) ma sfrutta un altro elemento, l’elio-3.

“Nella fusione con deuterio e trizio vengono prodotte grandi quantità di neutroni, particelle neutre molto energetiche che sono i principali vettori energetici della reazione. Le reazioni di fusione con deuterio ed elio-3, invece, danno luogo a un atomo di elio-4 e a un protone. Non avere neutroni – ha continuato Iafrati – semplificherebbe gli aspetti legati alla sicurezza ed alle interazioni di questi con i materiali. In più, dal momento che l’elio-3 di per sé non è radioattivo, utilizzandolo si avrebbero meno problematiche relative alla sua gestione”.

L’utilizzo di elio-3, ha spiegato Helion sempre sul proprio sito, garantirebbe anche di recuperare direttamente l’energia elettrica inutilizzata, come la frenata rigenerativa in un'auto elettrica, senza dunque dover riscaldare l’acqua per generare vapore e far girare una turbina: un processo con una discreta perdita di energia. “Quello che vuole fare Helion, in sostanza, è dunque utilizzare queste particelle cariche positivamente raccolte agli estremi della loro macchina per una generazione diretta di corrente”.

Vantaggi ma anche qualche lato negativo, come ti ho anticipato poco fa. Uno su tutti, ha spigato il ricercatore dell’Enea: “La reazione deuterio-elio3, alla sessa temperatura e densità del plasma, ha una probabilità di reazione molto più bassa”. È più difficile da innescare, insomma.

Come leggere questo patto? 

Il successo di Helion dipende, come hai intuito, dal raggiungimento di notevoli progressi scientifico-tecnologici in un periodo di tempo estremamente breve. Una sfida enorme.

Secondo Iafrati, l’accordo con Microsoft può avere diverse chiavi di lettura. Dal punto di vista scientifico investimenti ed interessi così importanti sul tema non possono fare altro che accelerare lo sviluppo di una tecnologia decisiva.

Dal punto di vista sociale ci troviamo in un periodo storico nel quale c'è interesse a spingere risorse verso una produzione di energia più sostenibile e la fusione, per come può essere proposta, è un ottimo catalizzatore per gli investimenti dal momento che molti la considerano il «Sacro Graal» dell’energia.

Le due aziende parlano di tempi molto rapidi. Se davvero c’è stata una svolta, una scossa nelle conoscenze che abbiamo e davvero si riuscisse ad andare avanti sarebbe una grossa notizia. "Bisogna anche considerare che gli investimenti di cui stiamo parlando, essendo privati, devono vivere su una scala di ritorno che non può essere lunghissima" ha concluso Iafrati. Nessuno, insomma, investirebbe su qualcosa di cui non potrebbe mai vedere gli effetti.

L’accordo tra Helion e Microsoft, quindi, si può leggerecome una scommessa. Non una puntata al buio visto che la fusione potrebbe diventare davvero qualcosa di concreto ma comunque una scommessa molto azzardata: non tanto per la fattibilità quanto per la sua riuscita in tempi così brevi.