The role of fusion energy in future energy scenarios

Abstract

[ES] El Consorcio Europeo para el Desarrollo de la Energía de Fusión (EUROfusion) apoya la investigación socioeconómica para evaluar la viabilidad y competitividad de la fusión nuclear dentro de un marco energético global bajo en carbono. Este estudio explora las posibles contribuciones de la fusión a los sistemas energéticos futuros utilizando el Sistema Integrado MARKAL-EFOM (TIMES) y el Modelo EUROfusion TIMES (ETM), que abarca 17 regiones globales y una base de datos rica en tecnología con más de mil tecnologías energéticas. Analizamos 25 escenarios, diferenciando la disponibilidad de la fusión (temprana o tardía), la tasa de difusión, las restricciones de energías renovables variables (vREN) y la sensibilidad a los costos de la fusión. Los resultados indican que la fusión podría alcanzar una participación significativa en la producción de electricidad, especialmente en condiciones de disponibilidad temprana y despliegue rápido, llegando hasta un 22% para el año 2100 en escenarios óptimos. En contraste, una difusión más lenta o una penetración no restringida de vREN reduce el papel de la fusión. Además, la adopción de la fusión permite una mayor electrificación, desplazando tecnologías fósiles de Captura y Almacenamiento de Carbono (CCS) y algunas renovables. La adopción regional varía, con una adopción temprana en regiones tecnológicamente avanzadas como China, India y Estados Unidos, mientras que otras regiones, incluyendo Europa, comienzan más tarde debido a factores económicos y técnicos. Los hallazgos enfatizan la importancia de la preparación tecnológica, la aceptación social y la disponibilidad de materiales, particularmente el tritio, en la determinación del potencial de la fusión.

[EN] The European Consortium for the Development of Fusion Energy (EUROfusion) supports socio-economic research to assess the viability and competitiveness of nuclear fusion within a low-carbon global energy framework. This study explores fusion's potential contributions to future energy systems using The Integrated MARKAL-EFOM System (TIMES) and the EUROfusion TIMES Model (ETM), which incorporates 17 global regions and a technology-rich database of over one thousand energy technologies. We analyze 25 scenarios, differentiating fusion availability (early or late), diffusion rate, variable renewable energy (vREN) restrictions, and sensitivity to fusion costs. Results indicate that fusion could achieve significant electricity production shares, especially under conditions of early availability and rapid deployment, reaching up to 22% by 2100 in optimal scenarios. In contrast, slower diffusion or unrestricted vREN penetration reduces fusion’s role. Additionally, fusion's adoption enables greater electrification, displacing fossil Carbon Capture and Strorage technologies (CCS) and some renewables. Regional uptake varies, with early adoption in technologically advanced regions like China, India, and the USA, while other regions, including Europe, begin later due to economic and technical factors. Findings emphasize the importance of technological readiness, societal acceptance, and material availability, particularly tritium, in determining fusion’s potential.