Nuevo estudio cartografía la viabilidad económica de la fusión nuclear

La energía de fusión promete un futuro con energía prácticamente ilimitada, generada con casi nula contaminación.

Esto se debe a que, a diferencia de la energía nuclear clásica, la fusión nuclear no utiliza ni produce elementos radiactivos pesados como el uranio, el plutonio o el torio. En su lugar, convierte hidrógeno u otros elementos ligeros en elementos ligeramente más pesados y no radiactivos para generar energía.

(Puede leer más sobre cómo funciona la fusión nuclear en nuestro informe dedicado al tema)

La energía de fusión solía ser un concepto casi de ciencia ficción, siempre elusivamente a 30 años de distancia en el futuro. Esto está cambiando rápidamente, como se explica en el recientemente publicado DOE Fusion Roadmap. Muchas empresas comerciales se están acercando a producir su primer reactor de fusión, notablemente Helion Energy, General Fusion (GFUZ ) , Proxima Fusion, y Commonwealth Fusion Systems.

Sin embargo, los prototipos que aún no generan retornos energéticos positivos nos están diciendo muy poco sobre la futura rentabilidad de los reactores de fusión nuclear. No solo será necesario capturar energía positiva, sino que también se deberá tener en cuenta el costo de la mano de obra, R&D y los materiales durante la vida útil del reactor.

Un nuevo estudio de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT – EE. UU.) y Rutherford Energy Ventures (una firma de inversión y consultoría centrada en la comercialización de la energía de fusión nuclear) investiga esta misma cuestión. Desarrollaron un método de evaluación independiente de la potencia absoluta de la planta, imparcial a los detalles de su tecnología de fusión, y que puede aplicarse a cualquier concepto de confinamiento de fusión.

Publicaron sus resultados en Journal of Fusion Energy¹, bajo el título “Criterios para la viabilidad económica de las plantas de energía de fusión”.

Sin beneficio sin rentabilidad operativa

En el núcleo de la futura rentabilidad de las plantas de energía de fusión está su capacidad de generar electricidad en una cantidad mayor de la que consumen para iniciar la fusión. Esto se determina por el “Lawson criterion”, matemáticamente imparcial respecto a la tecnología de fusión empleada.

Imitando el criterio de Lawson, el estudio desarrolla su propio equivalente económico, con tasas de ganancia y pérdida de energía normalizadas a la superficie de control, donde se ubica físicamente la extracción de energía.

La economía se determina como el equilibrio entre períodos de ganancias y pérdidas económicas a lo largo de la vida útil de la planta de energía de fusión. Se asume que la planta tiene dos períodos: uno para la producción de energía y otro para el reemplazo de componentes en la superficie de control.

Así, mientras el criterio de Lawson evalúa si se produce energía neta, el factor de ganancia económica Qecon del estudio debe ser superior a 1 para que la planta tenga posibilidades de ser viable.

“Cumplir con este umbral es necesario, pero insuficiente para alcanzar la viabilidad comercial real, porque, por definición, la mayoría pero no todos los costos pueden incluirse en el modelo. Sin embargo, sin Qecon>1, no hay perspectiva de retornos netos.”

Otro factor importante es la potencial rentabilidad de una planta de fusión, incluyendo el costo de capital, el precio de la energía, la durabilidad de los componentes, la vida útil total de la planta, etc.

Fuente: Journal of Fusion Energy

Obteniendo los parámetros correctos

La parte del cálculo que mide el dinero generado por la planta es relativamente simple.

Considera la producción neta de energía, considerada en este contexto como la producción media de electricidad durante la vida útil de la planta. Aunque son posibles otros usos potenciales de la fusión, como calor industrial o producción de combustible, no son el caso de uso principal ni el mercado más grande.

Esta energía neta se convierte luego en dólares mediante un “precio de energía” en $/MWh. Un cálculo alternativo podría incluir todos los productos vendidos por la planta de energía de fusión (FPP), incluidos los productos del mercado energético (electricidad, calor, combustible) y los productos del mercado no energético cuyo precio puede estar vinculado a la producción neta de energía (productos de transmutación, agua desalada, etc.).

El siguiente elemento es el factor de utilización, que tiene en cuenta que el componente de la superficie necesitará reemplazo regular debido al daño causado por el calor extremo y las reacciones nucleares.

Se espera un daño o perturbación significativa a nivel atómico por partículas cargadas de alta energía, fotones o neutrones no cargados, lo que conduce a una degradación acumulativa. La acumulación de helio, producto de la reacción de fusión, también plantea desafíos en los componentes sólidos.

La degradación se estima como el límite de cuánta energía de flujo puede pasar a través de la superficie.

“Una vez alcanzado este límite, la superficie ya no está operativa, las operaciones de energía de fusión deben cesar y debe ser reemplazada”

Desde el punto de vista económico, el costo de la superficie, así como el tiempo de inactividad necesario para reemplazarla, son los factores más influyentes. Otros factores importantes serán los costos de calificación fuera del sitio, instalación y eliminación.

Cabe señalar que, en la mayoría de los casos, se espera que el combustible represente una parte muy pequeña del costo operativo total, lo que hace que la economía de las plantas de energía de fusión sea similar a la de las plantas nucleares de fisión y radicalmente distinta de la de las plantas de energía fósil.

Diferentes tecnologías de fusión

Las diferentes tecnologías de fusión presentarán costos operativos distintos y tendrán diferentes “consumibles” además del combustible nuclear.

La fusión inercial impulsada por láser incluye un objetivo esférico y su conjunto de entrega, mientras que la fusión de impulso indirecto incluiría el hohlraum del objetivo, los cuales se consumen por completo en cada evento de fusión. En la fusión magnética pulsada, esto incluye el objetivo de combustible y cualquier electrodo o cable que se consuma intencionalmente en un pulso o en un número finito de pulsos.

Esto significa que distintas tecnologías podrían tener economías radicalmente diferentes, incluso con un éxito técnico similar en la producción neta de energía. Diferirán en el costo de la materia prima, la dificultad y los costos de fabricación, la complejidad de la instalación, las habilidades técnicas requeridas del personal y la velocidad de reemplazo de la superficie.

Financiamiento y depreciación

Al igual que cualquier otra planta de energía y grandes proyectos de infraestructura, las plantas de energía de fusión necesitarán financiamiento, y su flujo de efectivo deberá cubrir su costo de capital.

Esto implica que habrá un costo fijo asociado al pago del principal e intereses de los fondos tomados en préstamo para la construcción y entrega. Cambios en las tasas de interés podrían afectar significativamente la economía de una planta de fusión, y los estados‑nación que faciliten el financiamiento podrían tener un gran impacto en la rentabilidad final.

Además, habrá costos fijos anuales de operaciones y mantenimiento (O & M) asociados al personal de la planta, al cumplimiento normativo y al mantenimiento rutinario, excluyendo el reemplazo de la superficie.

Cabe señalar que ciertas categorías de costos iniciales (p. ej., carga regulatoria, costos de desarrollo) se han excluido por defecto de este marco. Esto se debe a que dichos costos iniciales suelen volverse relativamente menos importantes a medida que una industria madura, ya que el objetivo es evaluar la rentabilidad de la fusión nuclear a largo plazo, no para las primeras unidades comerciales. Por lo tanto, el estudio será más aplicable a plantas de fusión NOAK (Nth Of A Kind) o cuando la tecnología se produzca a escala, que a los primeros proyectos o prototipos comerciales.

Estimando la rentabilidad real de las plantas de fusión

Puede ser difícil estimar la economía real de las plantas de fusión cuando la tecnología aún se encuentra en una fase experimental. Sin embargo, la comparación puede ser informativa.

Por ejemplo, los investigadores emplearon su fórmula matemática con algunas suposiciones:

• Se tomó un tiempo de reemplazo de 0,1 a (alrededor de 5 semanas) basado en el tiempo típico de recarga de una planta de energía de fisión.
• Se espera una vida útil de la planta de varias décadas y un horizonte de financiamiento de 15 a 30 años.
• Un precio medio ajustado por inflación de la electricidad minorista en EE. UU. de los últimos diez años de 160 $/MWh.
• Se estima una tasa de interés real del 2 % basada en el objetivo de inflación de la Reserva Federal de EE. UU.

Suponiendo que la densidad de potencia de fusión generalmente se considere lo suficientemente alta para la viabilidad económica (2‑5 MW/m²), se obtiene un resultado interesante: el punto de equilibrio se alcanza donde “Cnet” cruza cero, o para una densidad de potencia de fusión de 1,9 MW/m².

Fuente: Journal of Fusion Energy

Cabe señalar que este umbral es notablemente constante. Un valor similar de 2 MW/m² resulta ser el nivel necesario para la rentabilidad al variar otros parámetros como la eficiencia de conversión de energía o el costo de la superficie.

Fuente: Journal of Fusion Energy

Esta rentabilidad luego aumenta rápidamente, antes de estabilizarse en densidades de energía muy altas, ya que en ese punto la extracción de energía es el factor limitante, no su generación. Por lo tanto, una planta de fusión alcanzará la máxima rentabilidad económica, incluso con una producción de energía “ilimitada”.

Esto confirma el poder de utilizar un modelo económico “de arriba hacia abajo” como el desarrollado aquí; aunque necesariamente debe simplificar, parece haber capturado correctamente la restricción de diseño cuantitativa de la densidad de potencia de fusión respecto a la viabilidad económica de la fusión.

Diseñando reactores de fusión para obtener beneficios

Durante mucho tiempo, incluso décadas, los reactores de fusión han sido un desafío científico y de ingeniería. Esto significa que la economía del reactor final a menudo no ha sido la prioridad de I & D. A medida que nos acercamos a la utilización comercial, esto cambiará.

Desafortunadamente, la industria y la comunidad científica de fusión han estado, en gran parte, evitando la cuestión hasta ahora.

“A medida que los proyectos de fusión se acercan más a los de una planta de energía de fusión (FPP), es lamentable que exista una ‘auto‑obfuscación’ respecto a la rentabilidad. Sería inaceptable que haya factores de incertidumbre de 2‑3 en los resultados de la ciencia de fusión, por lo que no está claro por qué se ha aceptado que se permita tal inexactitud en la estimación de costos.”

Una categoría de factores como el costo del capital, los mercados energéticos y, en cierta medida, incluso el costo de construcción tendrán un impacto en la vida real, pero están fuera del control de los diseñadores de reactores, por lo que son menos relevantes desde el punto de vista de las decisiones de diseño y tecnología.

En contraste, la densidad de potencia de fusión, la eficiencia neta de conversión y el tamaño y durabilidad de la superficie son cuestiones de ingeniería susceptibles de mejora.

Otro elemento a considerar es que lograr un rendimiento extremadamente alto en un dominio será difícil y podría obligar a aceptar compromisos evitables. Por lo tanto, una combinación de resultados “suficientemente buenos” en múltiples soluciones de ingeniería probablemente produzca mejores resultados, una idea que puede representarse visualmente.

“El examen visual de las curvas indica que existen regiones de las isoquantas donde el aumento del riesgo técnico se vuelve injustificado porque los retornos económicos se saturan.”

Source: Journal of Fusion Energy

¿Qué hace rentable a un reactor de fusión?

El análisis muestra algunos parámetros que probablemente serán necesarios para la rentabilidad económica:

• Un tiempo de reemplazo para el daño superficial por radiación de menos de 1/4^th de año, siendo una opción mejor no más de 5 semanas.
• Costos de reemplazo de la superficie por debajo de 0,3 millones de dólares/m².
• Mejoras crediticias como garantías de préstamos gubernamentales, créditos fiscales a la inversión o contratos por diferencia que mejorarán efectivamente la viabilidad económica sin alterar los parámetros de ingeniería.
• La fiabilidad, en particular la ausencia casi total de fallas no planificadas, puede generar retornos adicionales al proporcionar a las redes eléctricas un suministro despachable. Por lo tanto, un reactor de fusión despachable que pueda programar apagones durante temporadas de precios bajos será más rentable.
• El fin de vida de las centrales puede incluir costos como el desmantelamiento y la gestión de residuos, pero también ganancias provenientes del valor de salvamento de componentes reutilizables: imanes HTS, turbinas, sistemas de vacío, electrónica de potencia, etc.

Una última conclusión de este estudio es que, dado que diferentes parámetros de ingeniería afectan la rentabilidad de manera distinta, distintos diseños de fusión podrían adaptarse mejor a diferentes entornos económicos. Por ejemplo, un alto costo de capital podría favorecer reactores baratos de producir pero más costosos de operar, o un exceso de energía renovable podría dar prioridad a reactores de arranque y parada fáciles, con mantenimiento programado y alta fiabilidad.

Invertir en fusión nuclear

General Fusion Group Ltd

Mientras que la consideración general sobre la rentabilidad pronto podría convertirse en the preocupación clave de la industria de fusión, lograr una producción neta de energía con un modelo comercial sigue siendo la prioridad.

Los inversores ahora pueden acceder a compañías de fusión nuclear en el mercado público desde la combinación SPAC de General Fusion en julio de 2026.

La empresa apunta a la validación de sistemas y componentes comerciales para finales de la década de 2020, y a comenzar a vender plantas comerciales a mediados de la década de 2030.

Source: General Fusion

La elección tecnológica y de diseño de fusión por objetivo magnetizado de General Fusion debería, en teoría, otorgarle una ventaja, ya que ofrece un buen compromiso en los requisitos técnicos para mantener las condiciones de fusión: con tanto tiempo de confinamiento de energía moderado como densidad de plasma.

Para ambas métricas, las principales tecnologías competidoras (confinamiento inercial y confinamiento magnético) tienden a ir hacia los extremos, lo que hace que sea más desafiante lograrlas de manera fiable y económica.

Source: General Fusion

Esto permite a General Fusion evitar imanes superconductores y láseres de alta potencia, así como utilizar materiales existentes para máquinas duraderas y producción de energía rentable. Este enfoque en componentes ya existentes y la eficiencia de costos podría, a largo plazo, ser más importante que los parámetros puramente técnicos como la producción neta de energía.

El método consiste en formar una cavidad dentro del recipiente de fusión. Luego, se inyecta plasma magnetizado en la cavidad y se comprime con metal líquido.

La presión y el calor que genera encienden la fusión, produciendo más calor, que puede recuperarse para generar energía. El mismo proceso se repite varias veces por segundo, de forma similar a los pistones de un motor de combustión, salvo que el combustible es hidrógeno y el proceso de combustión es reemplazado por fusión nuclear.

Source: General Fusion

Con solo 133 empleados, General Fusion sigue siendo una startup centrada en I+D y tecnología, con más de 200 000 experimentos de plasma realizados y 210 patentes en su haber.

Este es un perfil que los inversores deben recordar al considerar la acción de la empresa, con mucho crecimiento a partir de una valoración aún modesta, pero también con muchas cosas que podrían salir mal antes de mediados de la década de 2030.

Así, una inversión en la compañía puede complementarse posteriormente con inversiones en otras tecnologías de fusión, una vez que empresas como TAE Technologies realicen su OPI (TAE apunta a finales de 2026), así como con inversiones en otras tecnologías energéticas.

(Puedes leer más sobre la fusión nuclear en nuestro informe dedicado sobre esta tecnología, y sobre la OPI de General Fusion en el artículo que cubre esta empresa en particular)

Últimas noticias y desarrollos de la acción de General Fusion (GFUZ)

Estudio referenciado

^{1. D. G. Whyte et al., Criterios para la viabilidad económica de las plantas de energía de fusión. Journal of Fusion Energy. 10 de julio de 2026. Volumen 45, número de artículo 49. https://doi.org/10.1007/s10894-026-00577-9}