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La compagnie pétrolière italienne Eni investit 50 millions de dollars dans Commonwealth Fusion Systems, une entreprise dérivée du MIT qui collabore avec l'institut au développement d'aimants supraconducteurs pour produire de l'énergie sans carbone dans le cadre d'une expérience de fusion appelée SPARC. Julian Turner reçoit les informations du PDG Robert Mumgaard.
Au plus profond des salles sacrées du Massachusetts Institute of Technology (MIT), une révolution énergétique est en train de se produire. Après des décennies de progrès, les scientifiques pensent que l’énergie de fusion est enfin prête à faire son apparition et que le Saint Graal d’une énergie illimitée, sans combustion et sans carbone est peut-être à portée de main.
Le géant italien de l'énergie Eni partage cet optimisme, en investissant 50 millions d'euros (62 millions de dollars) dans un projet de collaboration avec le Plasma Fusion and Science Center (PSFC) du MIT et la société privée Commonwealth Fusion Systems (CFS), qui vise à accélérer l'arrivée de l'énergie de fusion sur le réseau. en à peine 15 ans.
Le contrôle de la fusion, le processus qui alimente le soleil et les étoiles, est bloqué par un problème séculaire : si cette pratique libère de grandes quantités d'énergie, elle ne peut être réalisée qu'à des températures extrêmes de plusieurs millions de degrés Celsius, plus chaudes que le centre de l'atmosphère. soleil et trop chaud pour qu’un matériau solide puisse le supporter.
En raison du défi posé par le confinement des combustibles de fusion dans ces conditions extrêmes, les expériences de fusion ont fonctionné jusqu'à présent avec un déficit, générant moins d'énergie que nécessaire pour entretenir les réactions de fusion, et sont donc incapables de produire de l'électricité pour la grille.
« La recherche sur la fusion a fait l'objet d'études approfondies au cours des dernières décennies, ce qui a donné lieu à des progrès dans la compréhension scientifique et dans les technologies liées à l'énergie de fusion », a déclaré Robert Mumgaard, PDG du CFS.
« Le CFS commercialise la fusion en utilisant l'approche à champ élevé, où nous développons de nouveaux aimants à champ élevé pour fabriquer des dispositifs de fusion plus petits en utilisant la même approche physique que les plus grands programmes gouvernementaux. Pour ce faire, CFS travaille en étroite collaboration avec le MIT dans le cadre d’un projet collaboratif, en commençant par le développement des nouveaux aimants.
Le dispositif SPARC utilise de puissants champs magnétiques pour maintenir en place le plasma chaud – une soupe gazeuse de particules subatomiques – afin d’éviter qu’il n’entre en contact avec une quelconque partie de la chambre à vide en forme de beignet.
"Le principal défi est de créer un plasma dans des conditions propices à la fusion, de manière à ce qu'il produise plus d'énergie qu'il n'en consomme", explique Mumgaard. "Cela repose en grande partie sur un sous-domaine de la physique connu sous le nom de physique des plasmas."
Cette expérience compacte est conçue pour produire environ 100 MW de chaleur par impulsions de dix secondes, soit autant d’énergie qu’une petite ville en consomme. Mais comme SPARC est une expérience, elle n’inclura pas les systèmes permettant de transformer l’énergie de fusion en électricité.
Les scientifiques du MIT prévoient que la production sera plus de deux fois supérieure à la puissance utilisée pour chauffer le plasma, atteignant enfin l'étape technique ultime : l'énergie nette positive issue de la fusion.
"La fusion se produit à l'intérieur d'un plasma maintenu en place et isolé à l'aide de champs magnétiques", explique Mumgaard. «C'est conceptuellement comme une bouteille magnétique. La force du champ magnétique est très étroitement liée à la capacité de la bouteille magnétique à isoler le plasma afin qu'il puisse atteindre les conditions de fusion.
« Ainsi, si nous pouvons fabriquer des aimants puissants, nous pouvons créer des plasmas qui peuvent devenir plus chauds et plus denses en utilisant moins d’énergie pour les entretenir. Et avec de meilleurs plasmas, nous pouvons rendre les appareils plus petits et plus faciles à construire et à développer.
« Avec les supraconducteurs à haute température, nous disposons d’un nouvel outil pour créer des champs magnétiques de très haute intensité, et donc des bouteilles magnétiques de meilleure qualité et plus petites. Nous pensons que cela nous permettra de fusionner plus rapidement.
Mumgaard fait référence à une nouvelle génération d'électroaimants supraconducteurs de gros calibre qui ont le potentiel de produire un champ magnétique deux fois plus puissant que celui utilisé dans toute expérience de fusion existante, permettant une multiplication par dix de la puissance par taille.
Fabriqués à partir d'un ruban d'acier recouvert d'un composé appelé oxyde d'yttrium-baryum-cuivre (YBCO), les nouveaux aimants supraconducteurs permettront à SPARC de produire une puissance de fusion environ un cinquième de celle d'ITER, mais dans un dispositif qui ne représente qu'environ 1/65 de la puissance de fusion d'ITER. volume.
En réduisant la taille, le coût, le calendrier et la complexité organisationnelle nécessaires à la construction de dispositifs d'énergie de fusion nette, les aimants YBCO permettront également de nouvelles approches académiques et commerciales de l'énergie de fusion.
"SPARC et ITER sont tous deux des tokamaks, un type spécifique de bouteille magnétique basé sur les connaissances fondamentales approfondies du développement de la physique des plasmas au fil des décennies", précise Mumgaard.
« SPARC utilisera la prochaine génération d’aimants supraconducteurs à haute température (HTS) qui permettent d’obtenir un champ magnétique beaucoup plus élevé, offrant ainsi les performances de fusion ciblées à une taille beaucoup plus petite.
« Nous pensons qu’il s’agira d’un élément clé pour parvenir à la fusion dans des délais adaptés au climat et pour obtenir un produit économiquement attractif. »
En ce qui concerne les délais et la viabilité commerciale, SPARC est une évolution d'une conception de tokamak qui a été étudiée et affinée pendant des décennies, y compris les travaux du MIT qui ont débuté dans les années 1970.
L'expérience SPARC vise à ouvrir la voie à la première véritable installation de fusion au monde, d'une capacité d'environ 200 MW d'électricité, comparable à celle de la plupart des centrales électriques commerciales.
Malgré le scepticisme généralisé autour de l'énergie de fusion – Eni a la vision avant-gardiste d'être la première compagnie pétrolière mondiale à y investir massivement – les défenseurs estiment que cette technique peut potentiellement répondre à une partie substantielle des besoins énergétiques croissants du monde, tout en réduisant considérablement les coûts énergétiques. émissions de gaz à effet de serre.
La plus petite échelle permise par les nouveaux aimants supraconducteurs permet potentiellement un accès plus rapide et moins coûteux à l’électricité issue de l’énergie de fusion sur le réseau.
Eni estime qu'il en coûtera 3 milliards de dollars pour développer un réacteur à fusion de 200 MW d'ici 2033. Le projet ITER, une collaboration entre l'Europe, les États-Unis, la Chine, l'Inde, le Japon, la Russie et la Corée du Sud, est à plus de la moitié de son objectif d'un premier super réacteur. -essai de plasma chauffé d'ici 2025 et première fusion à pleine puissance d'ici 2035, et dispose d'un budget d'environ 20 milliards d'euros. Comme SPARC, ITER est conçu pour ne pas produire d’électricité.
Ainsi, alors que le réseau américain s’éloigne des centrales monolithiques au charbon ou à fission de 2 GW à 3 GW pour se tourner vers celles de la gamme 100 MW à 500 MW, l’énergie de fusion peut-elle être compétitive sur un marché difficile – et, si oui, quand ?
« Il y a encore des recherches à faire, mais les défis sont connus, de nouvelles innovations montrent la voie à suivre pour accélérer les choses, de nouveaux acteurs comme CFS apportent une approche commerciale aux problèmes et la science fondamentale est mature », explique Mumgaard.
« Nous pensons que la fusion est plus proche que ce que beaucoup de gens pensent. Restez à l'écoute." jQuery( document ).ready(function() { /* Carrousel d'entreprises */ jQuery('.carousel').slick({ points : true, infinite : true, vitesse : 300, lazyLoad : 'ondemand', slidesToShow : 1, slidesToScroll : 1, adaptiveHeight : true } });
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Heure de publication : 18 décembre 2019