Net Zero Needs Fusion. Čo by sa mali investori pýtať lídrov?

Naliehavosť energie jadrovej syntézy nemožno preceňovať. 27. októbra OSN Varoval že neexistuje „žiadna vierohodná cesta k 1.5 °C“ a súčasné politiky poukazujú na katastrofické otepľovanie o 2.8 °C do roku 2100. Fúzia môže byť jediným zdrojom energie s nulovým obsahom uhlíka, ktorý môže poskytnúť neobmedzenú energiu základného zaťaženia a dostatok suroviny na všetok čistý vodík potrebný na dekarbonizáciu ťažko znižovateľných priemyselných odvetví. Je to možno jediná schodná cesta k čistým nulovým emisiám do roku 2050.

S fúziou je však jeden problém. Žiadne laboratórium ani spoločnosť nevygenerovali viac energie, než vložili do fúznej reakcie, nieto ešte vyvinuli systém, ktorý by mohol fungovať v komerčnom prostredí. Je pochopiteľné, že investori sa pýtajú, kde fúzia skutočne stojí a ktoré projekty by mohli priniesť túto multibiliónovú príležitosť replikovať silu Slnka na Zemi.

Ako dlhoročný investor v oblasti jadrovej syntézy chcem diskutovať o tom, prečo je jadrová syntéza dôležitá, o pokroku, ktorý toto odvetvie urobilo, ao otázkach, ktoré by dôvtipní investori mali klásť spoločnostiam zaoberajúcim sa jadrovou syntézou.

Prečo na Fusion záleží

V súčasnosti žiadna energetická technológia okrem fúzie nevykazuje potenciál nahradiť fosílne palivá. Zdá sa, že nič iné nie je schopné uspokojiť rastúci svetový dopyt po energii a napájaní klimatizácie, odsoľovacích závodov, elektrických vozidiel, výroby zeleného vodíka atď. v rozsahu, ktorý potrebujeme pre energetickú transformáciu a život na teplejšej a suchšej planéte.

Samozrejme, musíme škálovať veternú a solárnu energiu, ale ich požiadavky na pôdu, počasie a skladovanie energie znamenajú, že nemôžu umožniť úplný prechod energie. Zariadenia na jadrové štiepenie sú tiež dôležité pre Net Zero, ale riziká jadrového odpadu, nehôd a zbrojenia obmedzujú ich použitie.

Pokiaľ ide o vodík, zakladateľ Bloomberg NEF Michael Liebreich nedávno ilustrované že len nahradenie špinavého vodíka, ktorý používame pri výrobe hnojív, chemikálií a rafinácii ropy, zeleným vodíkom by si v súčasnosti vyžadovalo 143 % inštalovanej svetovej solárnej a veternej kapacity. Odstrašujúce vyhlásenie. Nenechal by k dispozícii žiadny zelený vodík na nič iné: nie na výrobu ocele a hliníka, nie na vyrovnávanie energetických sietí alebo CO₂ zachytávanie a skladovanie, nie pre námornú a železničnú dopravu. Bez fúzie jednoducho nebude dostatok surovín zeleného vodíka.

Zasvätení priemyslu sa domnievajú, že do roku 2050 by jadrové elektrárne mohli dodávať 18 % až 44 % svetovej energie. Fusion preto predstavuje jednu z najkolosálnejších investičných príležitostí našej doby. Keď bude fúzia komerčne funkčná, nahradí väčšinu priemyslu fosílnych palív.

The Fusion Frontrunners

Asociácia priemyslu jadrovej syntézy Správy že súkromné ​​spoločnosti zaoberajúce sa jadrovou syntézou k dnešnému dňu získali viac ako 4.8 miliardy USD vo financovaní a viac ako zdvojnásobili celkové financovanie priemyslu v minulom roku. Viacerí lídri dosiahli taký technický pokrok, že je dôveryhodné predpokladať, že prinesú na trh komerčnú fúziu v 2030. rokoch XNUMX. storočia. V zozname sú General Fusion (v ktorej som investorom), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics a First Light.

Každá z týchto fúznych spoločností má v úmysle otvoriť demonštračný závod do druhej polovice tohto desaťročia. Tie preukážu, či ich technológia môže fungovať vo veľkom meradle a vyrábať čistú elektrinu.

Zástupným znakom je Čína, ktorá pracuje na vlastnej fúznej technológii. Zo zrejmých dôvodov by západné vlády radšej neboli závislé od Číny, pokiaľ ide o túto kľúčovú technológiu. Existuje aj ITER, medzinárodný, verejne financovaný projekt jadrovej syntézy v južnom Francúzsku dúfa, že dodať energiu jadrovej syntézy do roku 2045.

Otázky, ktoré môžu investori klásť spoločnostiam zaoberajúcim sa fúziou

Výzvou je nielen vyrábať čistú elektrinu, ale robiť to spôsobom, ktorý je komerčne životaschopný. Na spojenie atómov vodíka a vytvorenie ťažšieho jadra je potrebný obrovský tlak a teplo, čím sa uvoľní energia. Na slnku dodáva gravitácia dostatočnú silu na umožnenie reakcie. Na Zemi musia fúzne stroje dosiahnuť teploty vyššie ako 100 ° miliónov C, aby sa tieto podmienky zopakovali. To je ťažké vydržať a náročné na vybavenie.

Priekopníci buď vyriešili alebo sa snažia prekonať zostávajúce prekážky fúzie na Zemi. Zainteresovaní investori, ktorí sa pýtajú, ktorý projekt jadrovej syntézy by podporili, by si mali položiť nasledujúce otázky:

1. Ako odolný je stroj? Neutróny generované pri fúznej reakcii narážajú na kovovú stenu reaktora, spôsobujúce pľuzgiere, chemická erózia a nečistoty a prípadne znefunkčnenie stroja. Toto sa nazýva „problém prvej steny“. Jedným z riešení je použitie tekutej kovovej steny, ktorá obklopuje fúznu reakciu a chráni stroj. Ďalším prístupom je zavedenie palív, ktoré produkujú menej neutrónov. Patrí medzi ne palivo protón-bór, ktoré vyžaduje ešte vyššie teploty na vytvorenie fúzie, a deutérium-hélium-3, ktoré sa na Zemi prirodzene nevyskytuje.

2. Aké množstvo paliva? Zmes dvoch izotopov vodíka, deutéria a trícia, poháňa väčšinu fúznych reakcií. Deutérium sa ľahko získava z morskej vody. Na druhej strane trícium sa musí vyrábať. Niektorí odporcovia majú Varoval že „jadrová fúzia už čelí palivovej kríze“. nie je. Priekopníci tento problém vyriešili integráciou produkcie trícia do fúznej reakcie. Jedným zo spôsobov je použitie steny z tekutého kovu (olovo-lítium), ktorá sa priamo dotýka plazmy jadrovej syntézy a vytvára tríciové palivo pre fúzny stroj. Vyvíjajú sa aj metódy šľachtenia trícia mimo reaktora na báze lítia.

3. Aká efektívna je premena energie? V niektorých strojoch stena tekutého kovu absorbuje teplo priamym kontaktom s fúznou reakciou. Tekutý kov prechádza cez výmenník tepla a vytvára paru, ktorá poháňa turbínu a vyrába elektrinu – ako to robí väčšina tradičných elektrární. Ďalším sľubným prístupom je zachytávanie elektriny priamo z elektromagnetických polí generovaných pri fúznej reakcii.

4. Aké dodatočné systémové zložitosti by mohli zabrániť včasnému zavedeniu? Niektoré spoločnosti zaoberajúce sa jadrovou syntézou sa zameriavajú na používanie overených technológií na periférii svojich systémov, zatiaľ čo iné počítajú s prelomovými objavmi s pokročilými lasermi, materiálmi a supravodičmi. O nich sa diskutuje v niekoľkých fascinujúcich článkoch v recenzovaných časopisoch, a to je problém. Sú sľubné, ale neoverené. Pripomeňme, že keď Tesla predstavila svoje prvé autá, prakticky všetka technika bola osvedčená. Investori do fúzie musia rozlišovať medzi teoretickými systémami a tými, ktoré používajú kritické časti, ktoré boli testované v podmienkach reálneho sveta.

5. Kde stojí demo závod a stratégia komercializácie? Špičkoví uchádzači dosiahli fúziu v laboratóriu a svoje základné technológie a jednotlivé komponenty preukázali v testovacích zariadeniach. Teraz musia dokázať, že celý systém môže fungovať v demonštračnom závode vo veľkom rozsahu – teda kapitálová náročnosť. Popredné fúzne podniky začínajú rozširovať svoj základný tím špecialistov a doktorandov z fúznych laboratórií o inžiniersky tím, ktorý vie, ako postaviť elektráreň. Tento prechod z laboratória do reálnej aplikácie nie je maličkosť. Začíname dokonca vidieť, že spoločnosti zaoberajúce sa fúziou najímajú zamestnancov pre rozvoj podnikania a uvádzajú na trh práva na prvý komerčný závod.

6. Aká bude veľkosť? Popredné fúzne spoločnosti pracujú na elektrárňach s veľkosťou od 50 megawattov (MW) do 500 MW. Veľkosť stroja je rozhodujúca, pretože ovplyvňuje počiatočné investičné náklady. Menšie, modulárne stroje uľahčia jednotlivým energetickým spoločnostiam rozhodovanie o investíciách do komerčného závodu. Veľkosť tiež ovplyvňuje, či je možné fúzne jednotky použiť na aplikácie, ako je námorná doprava a iné aplikácie s nižšou energiou.

7. V neposlednom rade, aké sú predpokladané náklady na MWh (megawatthodinu)? Spoločnosti v oblasti jadrovej syntézy priamo konkurujú elektrárňam spaľujúcim uhlie a plyn, ktoré poskytujú energiu základného zaťaženia na celom svete. Vyrovnané náklady na energiu (LCOE) teda musia byť konkurencieschopné s uhlím, ktoré podľa poradenskej firmy Lazard rozsahy od 65 USD/MWh v najšpinavejšom stave po 152 USD/MWh s integrovaným zachytávaním uhlíka 90 %. Fúzne stroje, ktoré používajú nákladné, vysokovýkonné lasery alebo supravodivé magnety vyrobené zo vzácnych materiálov, by mohli bojovať s týmto LCOE. Je pravda, že náklady na tieto komponenty časom klesnú. Fúzne stroje, ktoré využívajú mechanickú kompresiu (podobnú piestom v dieselovom motore) alebo kinetické urýchľovače (v podstate plynom poháňaná pištoľ), budú mať pravdepodobne v najbližších desaťročiach nákladovú výhodu.

Čas čeliť hudbe

Aj keď sa tieto zostávajúce výzvy zdajú prekonateľné, otázka Spýtal som sa pred rokmi zostáva: Kto má odvahu financovať demonštračné elektrárne a presadiť fúziu na trh?

Investori, ktorí sa presťahujú, majú teraz šancu získať nadrozmerné výnosy. Niektoré z vyššie spomenutých fúznych spoločností sú stále cenovo dostupné. Samozrejme, niektorí investori môžu zápasiť s potenciálnym vplyvom fúzie na ich existujúce energetické portfóliá, najmä ak medzi ne patria fosílne palivá, vietor a slnko.

Hovorím, že je čas konečne čeliť hudbe. Vzhľadom na hrozbu klimatických zmien a rastúci dopyt po energii je jadrová syntéza rozhodujúca na dosiahnutie čistej nuly do roku 2050. Žiadna iná technológia nemôže prekonať fosílne palivá a spôsobiť väčší pokles CO₂ emisie alebo urobiť viac eliminovať energetickú závislosť od nepriateľských režimovako Putinovo Rusko. Fusion je menič hry, ktorý by mohol urobiť energiu skutočne miestnou, bezpečnou a bohatou. Predstavuje posun od centralizovaného, ​​autokratického energetického priemyslu k lokálnemu, demokratickému zásobovaniu energiou.

A fúzia už nie je vzdialená 20 rokov. Keď bude prvé jadrové zariadenie komerčne prevádzkované za rozumné náklady, prechod by mohol byť rýchly. Pamätajte si, že vývoj technológií za automobilom trval stáročia, ale autám trvalo len asi desaťročie, kým nahradili kone v Londýne a New Yorku. Akonáhle existuje lepšia a lacnejšia inovácia, nevyhnutne vyhráva.

Tvrdou pravdou je, že bez zásadnej zmeny v energetike presiahneme v tomto storočí 1.5 °C. Dúfajme, že komercializácia fúzie bude prebiehať rýchlejšie ako teploty.