Net Zero патрабуе Fusion. Пра што інвестары павінны пытацца ў лідэраў?

Актуальнасць тэрмаядзернай энергіі немагчыма пераацаніць. 27 кастрычніка ААН папярэдзілі што «няма надзейнага шляху да 1.5°C», і цяперашняя палітыка паказвае на катастрафічнае пацяпленне на 2.8°C да 2100 г. Тэрмаядзерны сінтэз можа быць адзінай крыніцай энергіі з нулявым выкідам вугляроду, якая можа забяспечыць неабмежаваную базавую магутнасць і дастатковую колькасць сыравіны для ўвесь чысты вадарод, неабходны для дэкарбанізацыі цяжкадаступных галін прамысловасці. Магчыма, гэта адзіны жыццяздольны шлях да нулявых выкідаў да 2050 года.

Аднак ёсць адна праблема са зліццём. Ніводная лабараторыя або кампанія не выпрацавала больш энергіі, чым яны ўклалі ў рэакцыю сінтэзу, не кажучы ўжо пра распрацоўку сістэмы, якая магла б працаваць у камерцыйных умовах. Зразумела, што інвестары задаюцца пытаннем, дзе на самай справе знаходзіцца тэрмаядзерны сінтэз і якія праекты маглі б рэалізаваць гэтую шматтрыльённую магчымасць паўтарыць магутнасць Сонца на Зямлі.

Як даўні інвестар у тэрмаядзерны працэс, я хачу абмеркаваць, чаму тэрмаядзерны працэс мае значэнне, прагрэс, дасягнуты гэтай галіной, і пытанні, якія дасведчаныя інвестары павінны задаваць кампаніям па тэрмаядзерным працэсе.

Чаму Fusion важны

У цяперашні час ніякая энергетычная тэхналогія, акрамя тэрмаядзернага сінтэзу, не мае магчымасці замяніць выкапнёвае паліва. Здаецца, нічога іншага не можа задаволіць растучы сусветны попыт на энергію і харчаванне кандыцыянераў паветра, апрасняльных установак, электрамабіляў, вытворчасці зялёнага вадароду і г.д. у такім маштабе, які патрэбны нам для пераходу энергіі і жыцця на больш гарачай і сухой планеце.

Нам, вядома, трэба маштабаваць вецер і сонца, але іх патрабаванні да зямлі, надвор'я і захоўвання энергіі азначаюць, што яны не могуць забяспечыць поўны пераход энергіі. Установы ядзернага дзялення таксама важныя для Net Zero, але рызыкі ядзерных адходаў, аварый і ўзбраення абмяжоўваюць іх выкарыстанне.

Што тычыцца вадароду, заснавальнік Bloomberg NEF Майкл Лібрайх нядаўна праілюстраваны што простая замена бруднага вадароду, які мы выкарыстоўваем у вытворчасці ўгнаенняў, хімікатаў і перапрацоўцы нафты, на зялёны вадарод у цяперашні час запатрабуе 143% устаноўленых у свеце сонечных і ветравых магутнасцей. Страшная заява. Гэта не пакіне зялёнага вадароду ні для чаго іншага: ні для вытворчасці сталі і алюмінію, ні для балансавання электрасетак або CO₂ захопу і захоўвання, не для марскіх і чыгуначных перавозак. Без тэрмаядзернага сінтэзу проста не будзе дастаткова зялёнай вадароднай сыравіны.

Інсайдэры галіны мяркуюць, што да 2050 г. тэрмаядзерныя ўстаноўкі змогуць забяспечваць ад 18% да 44% энергіі ў свеце. Такім чынам, Fusion уяўляе сабой адну з самых каласальных інвестыцыйных магчымасцей нашага часу. Як толькі ён будзе ўведзены ў камерцыйную эксплуатацыю, тэрмаядзерны сінтэз заменіць большую частку прамысловасці, якая займаецца выкапнёвым палівам.

Лідэры Fusion

Асацыяцыя Fusion Industry справаздачы што прыватныя тэрмаядзерныя кампаніі на сённяшні дзень прыцягнулі фінансаванне больш чым на 4.8 мільярда долараў ЗША і больш чым удвая павялічылі агульны аб'ём фінансавання галіны ў мінулым годзе. Некалькі лідэраў дасягнулі такога тэхнічнага прагрэсу, што можна меркаваць, што яны выведуць камерцыйны ф'южн на рынак у 2030-х гадах. Спіс уключае General Fusion (у якой я з'яўляюся інвестарам), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics і First Light.

Кожная з гэтых тэрмаядзерных кампаній мае намер адкрыць дэманстрацыйны завод да другой паловы гэтага дзесяцігоддзя. Гэта дакажа, ці можа іх тэхналогія працаваць у маштабе і вырабляць чыстую электраэнергію.

Уайлдкард - Кітай, які працуе над уласнай тэхналогіяй тэрмаядзернага сінтэзу. Па зразумелых прычынах заходнія ўрады аддалі перавагу б не залежаць ад Кітая для гэтай важнай тэхналогіі. Існуе таксама ITER, міжнародны праект тэрмаядзернага ядзернага сінтэзу, які фінансуецца дзяржавай на поўдні Францыі надзеі каб да 2045 г. атрымаць электраэнергію тэрмаядзернага сінтэзу.

Пытанні, якія інвестары могуць задаць кампаніям Fusion

Задача складаецца ў тым, каб не толькі вырабляць чыстую электраэнергію, але і рабіць гэта камерцыйна выгадным спосабам. Патрабуецца велізарны ціск і цяпло, каб злучыць атамы вадароду ў больш цяжкае ядро, вызваляючы энергію. На сонцы гравітацыя забяспечвае дастатковую сілу для рэакцыі. На Зямлі тэрмаядзерныя машыны павінны дасягнуць тэмпературы вышэй за 100° мільёнаў C, каб паўтарыць гэтыя ўмовы. Гэта цяжка падтрымліваць і цяжка для абсталявання.

Лідэры альбо вырашылі, альбо працуюць над бар'ерамі, якія засталіся на шляху тэрмаядзернага сінтэзу на Зямлі. Зацікаўленыя інвестары, якія цікавяцца, які праект тэрмаядзернага сінтэзу падтрымаць, павінны задаць наступныя пытанні:

1. Наколькі даўгавечная машына? Нейтроны, якія ўтвараюцца ў рэакцыі сінтэзу, трапляюць на металічную сценку рэактара, выклікаючы адукацыі бурбалак, хімічнай эрозіі і прымешак, і ў канчатковым выніку вывесці машыну з ладу. Гэта называецца «праблемай першай сцяны». Адным з рашэнняў з'яўляецца выкарыстанне вадкай металічнай сценкі, якая акружае рэакцыю тэрмаядзернага сінтэзу і абараняе машыну. Іншы падыход - увядзенне паліва, якое вырабляе менш нейтронаў. Сюды ўваходзяць пратонна-борнае паліва, якое патрабуе нават больш высокіх тэмператур для сінтэзу, і дэйтэрый-гелій-3, які не сустракаецца ў прыродзе на Зямлі.

2. Наколькі шмат паліва? Сумесь двух ізатопаў вадароду, дэйтэрыю і трыція, падсілкоўвае большасць тэрмаядзерных рэакцый. Дэйтэрый лёгка здабываецца з марской вады. Трыцій, з другога боку, павінен быць выраблены. Некаторыя скептыкі маюць папярэдзілі што «ядзерны сінтэз ужо сутыкнуўся з паліўным крызісам». Гэта не так. Лідэры вырашылі гэтую праблему, уключыўшы вытворчасць трыція ў тэрмаядзерную рэакцыю. Адзін са спосабаў - выкарыстоўваць сценку з вадкага металу (свінец-літый), якая непасрэдна кантактуе з тэрмаядзернай плазмай і вырабляе трыціевае паліва для тэрмаядзернай машыны. Таксама распрацоўваюцца метады гадоўлі трыція па-за рэактара на аснове літыя.

3. Наколькі эфектыўным з'яўляецца пераўтварэнне энергіі? У некаторых машынах вадкая металічная сценка паглынае цяпло праз непасрэдны кантакт з рэакцыяй плаўлення. Вадкі метал праходзіць праз цеплаабменнік, вырабляючы пару, якая будзе прыводзіць у рух турбіну і выпрацоўваць электрычнасць - як гэта робяць большасць традыцыйных электрастанцый. Яшчэ адзін перспектыўны падыход заключаецца ў захопе электрычнасці непасрэдна з электрамагнітных палёў, якія ўзнікаюць у рэакцыі тэрмаядзернага сінтэзу.

4. Якія дадатковыя складанасці сістэмы могуць перашкодзіць своечасоваму выпуску? Некаторыя тэрмаядзерныя кампаніі імкнуцца выкарыстоўваць правераныя тэхналогіі для перыферыі сваіх сістэм, у той час як іншыя разлічваюць на прарыў з перадавымі лазерамі, матэрыяламі і звышправаднікамі. Яны абмяркоўваюцца ў некаторых цікавых артыкулах у рэцэнзаваных часопісах, і гэта выклікае непакой. Яны шматспадзеўныя, але неправераныя. Нагадаем, калі Tesla прадставіла свае першыя аўтамабілі, практычна ўсе тэхналогіі былі правераныя. Інвестары Fusion павінны адрозніваць тэарэтычныя сістэмы ад тых, якія выкарыстоўваюць важныя часткі, якія былі пратэставаныя ў рэальных умовах.

5. Якая стратэгія дэманстрацыйнага завода і камерцыялізацыі? Лепшыя прэтэндэнты дасягнулі тэрмаядзернага працэсу ў лабараторыі і даказалі свае асноўныя тэхналогіі і асобныя кампаненты на выпрабавальных стэндах. Цяпер ім трэба даказаць, што поўная сістэма можа працаваць на дэманстрацыйным прадпрыемстве ў маштабе — такім чынам, капіталаёмістасць. Вядучыя прадпрыемствы па тэрмаядзерным ядзерным працэсе пачынаюць павялічваць сваю асноўную каманду спецыялістаў лабараторыі тэрмаядзернага сінтэзу і дактароў навук камандай інжынераў, якія ведаюць, як пабудаваць электрастанцыю. Гэты пераход ад лабараторыі да рэальнага прымянення - немалы подзвіг. Мы нават пачынаем бачыць, што ф'южн-кампаніі наймаюць персанал па развіцці бізнесу і прадаюць правы на першы камерцыйны завод.

6. Які будзе памер? Вядучыя тэрмаядзерныя кампаніі працуюць над устаноўкамі магутнасцю ад 50 мегават (МВт) да 500 МВт. Памер машыны мае вырашальнае значэнне, таму што ён уплывае на першапачатковыя інвестыцыі. Меншыя модульныя машыны палегчаць асобным камунальным службам прыняцце інвестыцыйных рашэнняў для камерцыйнага прадпрыемства. Памер таксама ўплывае на тое, ці можна выкарыстоўваць тэрмаядзерныя ўстаноўкі для марскіх перавозак і іншых прымянення з нізкім энергаспажываннем.

7. І апошняе, але не менш важнае: які прагнозны кошт МВт-гадзіны (мегават-гадзіны)? Тэрмаядзерныя кампаніі канкуруюць непасрэдна з вугальнымі і газавымі электрастанцыямі, якія забяспечваюць базавую энергію ва ўсім свеце. Такім чынам, выраўнаваны кошт энергіі (LCOE) павінен быць канкурэнтаздольным з вуглём, які, па дадзеных кансультацыйнай фірмы Lazard, дыяпазоны ад 65 долараў за МВт-гадз у самым брудным стане да 152 долараў за МВт-гадз з інтэграваным захопам 90% вугляроду. Тэрмаядзерныя машыны, якія выкарыстоўваюць дарагія, магутныя лазеры або звышправодныя магніты з рэдкіх матэрыялаў, могуць змагацца з LCOE. Вядома, кошт гэтых кампанентаў з часам знізіцца. Тэрмаядзерныя машыны, якія выкарыстоўваюць механічнае сцісканне (падобна поршням у дызельным рухавіку) або кінэтычныя паскаральнікі (у асноўным, газавая гармата), верагодна, будуць мець перавагу ў кошце на працягу наступных некалькіх дзесяцігоддзяў.

Час сустрэцца з музыкай

Хоць гэтыя праблемы, якія засталіся, здаюцца пераадольнымі, пытанне Шмат гадоў таму я спытаў у рэшткаў: у каго хопіць смеласці прафінансаваць дэманстрацыйныя заводы і прасунуць тэрмаядзерны сінтэз на рынак?

Інвестары, якія пераязджаюць зараз, маюць шанец атрымаць негабарытную прыбытак. Некаторыя з вышэйзгаданых фьюжн-кампаній па-ранейшаму маюць сціплыя цэны. Вядома, некаторыя інвестары могуць змагацца з магчымым уздзеяннем тэрмаядзернага сінтэзу на іх існуючыя энергетычныя партфелі, асабліва калі яны ўключаюць выкапнёвае паліва, вецер і сонца.

Я кажу, што прыйшоў час нарэшце сутыкнуцца з музыкай. Улічваючы пагрозу змены клімату і рост попыту на энергію, тэрмаядзерны сінтэз мае вырашальнае значэнне для дасягнення чыстага нуля да 2050 г. Ні адна іншая тэхналогія не можа перасягнуць канкурэнцыю выкапнёвым палівам і зрабіць большы ўдар па выкідах CO₂ выкідаў або зрабіць больш, каб ліквідаваць энэргетычную залежнасьць ад варожых рэжымаў, як пуцінская расія. Fusion - гэта той фактар, які можа зрабіць энергію па-сапраўднаму мясцовай, бяспечнай і багатай. Гэта прадвесціць пераход ад цэнтралізаванай, аўтакратычнай энергетычнай галіны да лакалізаванага, дэмакратычнага забеспячэння энергіяй.

А да тэрмаядзернага сінтэзу ўжо не 20 гадоў. Як толькі першая ўстаноўка тэрмаядзернага сінтэзу будзе запушчана ў камерцыйную эксплуатацыю па разумнай цане, пераход можа быць хуткім. Памятайце, што на распрацоўку тэхналогій, якія ляжаць у аснове аўтамабіляў, спатрэбіліся стагоддзі, але машынам спатрэбілася ўсяго каля дзесяці гадоў, каб замяніць коней у Лондане і Нью-Ёрку. Як толькі з'яўляецца лепшая і танная інавацыя, яна непазбежна перамагае.

Жорсткая праўда заключаецца ў тым, што без інавацый у энергетыцы, якія змяняюць крокі, тэмпература ў гэтым стагоддзі перавысіць 1.5°C. Будзем спадзявацца, што камерцыялізацыя тэрмаядзернага ядзернага сінтэзу пойдзе хутчэй, чым тэмпература.