19 de Octubre de 2022
Energía

¿Cómo afecta la crisis energética a la física de partículas?

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN y otros grandes centros de investigación están implementando medidas de ahorro energético ante la crisis derivada de la guerra de Ucrania.

Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY) de Hamburgo. [Yulia Buchatskaya/Unsplash]

El precio de la energía se está disparando a causa de la invasión rusa de Ucrania, lo que puede provocar una recesión económica mundial y avivar el miedo a apagones programados (especialmente en Europa), una crisis de la que no se salvan ni los centros de investigación. La situación es especialmente alarmante en el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas situado a las afueras de Ginebra, cuyos costes energéticos ya son desorbitados en años normales.

El 26 de septiembre, el consejo del CERN acordó reducir de manera significativa el consumo energético de sus instalaciones en 2022 y 2023, después de que la compañía francesa Électricité de France (EDF) pidiera al centro que rebajara la carga de su red. El consejo decidió adelantar dos semanas (al 28 de noviembre) la parada técnica anual del laboratorio, así como reducir las operaciones en un 20 por ciento en 2023, lo cual se conseguirá principalmente cesando la actividad cuatro semanas antes, a mediados de noviembre. Las operaciones se retomarán a finales de febrero tanto en 2023 como en 2024, tal y como estaba previsto.

El CERN y EDF también han diseñado configuraciones de energía reducida, en caso de que sea preciso limitar más el consumo en los próximos meses. Además, ya se han tomado otras pequeñas medidas para reducir el consumo en las instalaciones del CERN, como apagar el alumbrado de las calles por la noche y retrasar una semana el encendido de la calefacción en los edificios.

Recursos limitadosEl instrumento más emblemático del CERN, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de 27 kilómetros de largo, es un gran devorador de energía, en gran parte debido a los 27 megavatios que consume su sistema criogénico de helio líquido, que es el más grande del mundo. En condiciones normales, el gasto eléctrico anual del CERN es de 1,3 teravatios hora (como referencia, la ciudad de Ginebra usa unos 3 teravatios hora al año). Los trabajos de mantenimiento del LHC siempre se programan en los meses de invierno para ahorrar en la factura. Entre 2020 y 2022, se ha observado que el consumo cae a unos 0,5 teravatios hora durante los ceses de actividad prolongados. El LHC se volvió a poner en marcha en abril tras experimentar grandes mejoras, y se estima que el coste eléctrico total sea de unos 88,5 millones de francos suizos (90 millones de euros), según Joachim Mnich, director de investigación y computación del CERN. La reducción de las operaciones rebajará esa cifra de manera sustancial el próximo año, aunque la disminución no llegará al 20 por ciento, ya que los imanes del acelerador tienen que mantenerse fríos hasta cuando el instrumento está inactivo.

Aunque la decisión de reducir las operaciones ayudará a ahorrar dinero en un momento en el que los precios de la energía van al alza, Mnich asegura que el coste no ha sido el motivo de más peso para tomarla. El gas natural es la principal fuente de electricidad y calefacción durante el invierno en gran parte de Europa, y el consejo del CERN quiere reducir el uso de un recurso limitado y ayudar así a que la gente pueda calentar sus hogares. «Es algo que no hacemos primordialmente para ahorrar dinero, sino como un símbolo de responsabilidad social», subraya Mnich.

Los parones más largos afectarán a los científicos que dependen de los otros aceleradores del CERN para sus experimentos. Mnich comenta que los experimentos programados para las dos últimas semanas de este año tendrán que posponerse hasta el año que viene. Eso reducirá aún más el «tiempo de haz» disponible en 2023, de modo que la competencia para hacerse con él será más feroz de lo normal. El número total de colisiones de protones en el LHC será menor este año y el siguiente, pero Mnich no prevé que eso tenga un gran impacto en la ciencia: «En el conjunto del tercer periodo de operaciones, que se extenderá hasta el final de 2025, el efecto seguramente será pequeño».

El precio de la energía también está aumentando mucho en el Reino Unido, pero las instituciones británicas no han revelado cómo influirá eso en su actividad a corto plazo. El Colegio Imperial de Londres ha anunciado que, aunque la universidad (como todas las organizaciones grandes) se ve afectada por la subida de precio, confía en su «resiliencia y capacidad para hacer frente al reto». El Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC), que administra grandes centros como el Diamond Light Source, un sincrotrón situado en Didcot, afirma que todas las instalaciones «han trabajado durante años en planes de ahorro energético para cumplir el compromiso de cero emisiones netas y reducir costes».

Apretarse el cinturón

La subida de precio también ha afectado al Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY) de Hamburgo. El centro contrata gran parte de su electricidad con hasta tres años de antelación para protegerse contra aumentos de precio repentinos. A fecha de hoy, ya tiene asegurado el 80 por ciento de sus necesidades energéticas para 2023, el 60 por ciento para 2024 y el 40 por ciento para 2025. Pero el laboratorio tendrá que decidir pronto si compra o no el 20 por ciento restante para el próximo año, informa Wim Leemans, director de la división de aceleradores: «Al precio actual, no nos lo podemos permitir».

DESY está negociando con el Gobierno alemán a fin de conseguir fondos adicionales para mantener sus operaciones, que suponen importantes contribuciones a la ciencia en áreas esenciales para el futuro de Europa, como el desarrollo de vacunas contra la COVID-19, de baterías o de la energía solar, destaca Leemans. Aun así, sus directores se están preparando para lo peor. La semana que viene harán pruebas para ver cómo podría afectar a los experimentos reducir la potencia de instrumentos como el Láser de Electrones Libres de Rayos X Europeo y el sincrotrón PETRA III. Como último recurso, DESY, también se plantea una parada más larga en invierno, igual que el CERN. «Estamos haciendo lo posible para asegurar que nuestros 3000 usuarios no se quedan colgados», añade Leemans.

Los centros de investigación de otras partes del mundo también se enfrentan a la subida del coste de la energía. Bill Matiko, director de operaciones de la Fuente de Luz Canadiense (CLS) en Saskatoon, señala que la electricidad supone una parte «sustancial» del presupuesto anual del laboratorio, alrededor de un 8 por ciento. A pesar de que la producción nacional de energía en Canadá, sobre todo de gas natural, hace que la situación allí no sea tan complicada como en Europa, los precios también suben a causa de la alta inflación: el coste de la electricidad aumentó un 4 por ciento el 1 de septiembre y subirá otro 4 por ciento el 1 de abril del próximo año. Matiko dice que cerca de la mitad de ese incremento estaba previsto y presupuestado. «Es algo a lo que nos podemos adaptar de manera más o menos fácil haciendo algunos ajustes en el presupuesto.»

El CLS, como muchos otros centros de gran consumo energético, se ha esforzado en mejorar su eficiencia durante los últimos años, afirma Matiko. Por ejemplo, toda la iluminación del centro se reemplazó por luces LED y los módulos criogénicos se cambiaron por nuevos sistemas de refrigeración superconductores que son mucho más eficientes. «Eso genera un ahorro considerable», comparte Matiko. «Las facturas son una pequeña parte de lo que serían de otro modo.»

Los laboratorios de América del Norte, como el CLS, no tendrán que reducir el tiempo que están en activo, pero seguramente no podrán acoger a los científicos europeos que se han quedado sin tiempo de haz. El CLS ya tiene un exceso de reservas, desvela Matiko. Además, la Fuente Avanzada de Fotones (APS) del Laboratorio Nacional Argonne de Chicago parará en abril de 2023 durante al menos 12 meses para introducir mejoras, lo que también complicará el acceso a un sincrotrón en América del Norte. «Algunos usuarios del APS ya han solicitado usar nuestras instalaciones», concluye Matiko. «En nuestro centro y en otros habrá un gran aumento de la demanda.»

Brian Owens

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group

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