Net Zero Needs Fusion. Ko investoriem vajadzētu jautāt līderiem?

Nevar pārvērtēt kodolsintēzes enerģijas steidzamību. 27. oktobrī ANO brīdināja ka "nav ticama ceļa līdz 1.5°C", un pašreizējā politika norāda uz katastrofālu sasilšanu par 2.8°C līdz 2100. gadam. Kodolsintēze var būt vienīgais nulles oglekļa enerģijas avots, kas var nodrošināt neierobežotu bāzes slodzes jaudu un pietiekami daudz izejvielu viss tīrais ūdeņradis, kas nepieciešams, lai dekarbonizētu grūti attīrāmās nozares. Tas, iespējams, ir vienīgais dzīvotspējīgais ceļš uz neto nulles emisijām līdz 2050. gadam.

Tomēr ir viena problēma ar kodolsintēzi. Neviena laboratorija vai uzņēmums nav saražojis vairāk enerģijas, nekā tie ir ieguldījuši kodolsintēzes reakcijā, nemaz nerunājot par sistēmas izveidi, kas varētu darboties komerciālā vidē. Saprotams, ka investori brīnās, kur īsti atrodas kodolsintēze un kuri projekti varētu sniegt šo daudztriljonu dolāru iespēju atkārtot Saules spēku uz Zemes.

Kā ilggadējs kodolsintēzes investors es vēlos apspriest, kāpēc kodolsintēzei ir nozīme, šīs nozares panākumus un jautājumus, kas gudriem investoriem būtu jāuzdod kodolsintēzes uzņēmumiem.

Kāpēc kodolsintēze ir svarīga

Pašlaik neviena enerģētikas tehnoloģija, izņemot kodolsintēzi, neuzrāda potenciālu aizstāt fosilo kurināmo. Šķiet, ka nekas cits nevar apmierināt pasaulē augošo pieprasījumu pēc enerģijas un gaisa kondicionēšanas, atsāļošanas iekārtām, elektriskajiem transportlīdzekļiem, zaļā ūdeņraža ražošanas utt. tādā mērogā, kāds mums vajadzīgs enerģijas pārejai un dzīvei uz karstākas un sausākas planētas.

Mums, protams, ir jāmēro vēja un saules enerģija, taču to prasības zemei, laikapstākļiem un enerģijas uzglabāšanai nozīmē, ka tie nevar nodrošināt pilnīgu enerģijas pāreju. Kodolskaldīšanas stacijas ir svarīgas arī Net Zero, taču kodolatkritumu, avāriju un ieroču izmantošanas risks ierobežo to izmantošanu.

Runājot par ūdeņradi, Bloomberg NEF dibinātājs Maikls Lībreihs nesen ilustrēts ka tikai netīrā ūdeņraža aizstāšanai, ko mēs izmantojam mēslošanas līdzekļu, ķīmisko vielu un naftas pārstrādē ar zaļo ūdeņradi, šobrīd būtu nepieciešami 143% no pasaulē uzstādītās saules un vēja enerģijas jaudas. Biedējošs paziņojums. Tas neatstās zaļo ūdeņradi pieejamu nekam citam: ne tērauda un alumīnija ražošanai, ne elektrotīklu balansēšanai vai CO.₂ uztveršanai un uzglabāšanai, nevis jūras un dzelzceļa kuģošanai. Bez kodolsintēzes vienkārši nepietiks zaļās ūdeņraža izejvielas.

Nozares speciālisti uzskata, ka līdz 2050. gadam kodolsintēzes iekārtas varētu nodrošināt no 18% līdz 44% pasaules enerģijas. Tāpēc kodolsintēze ir viena no mūsu laika kolosālākajām investīciju iespējām. Kad kodolsintēze sāks darboties komerciāli, tā aizstās lielāko daļu fosilā kurināmā nozares.

Fusion līderi

Kodolsintēzes rūpniecības asociācija ziņojumi ka privātie kodolsintēzes uzņēmumi līdz šim ir piesaistījuši vairāk nekā 4.8 miljardus USD finansējumu un vairāk nekā divas reizes palielinājuši nozares kopējo finansējumu pagājušajā gadā. Vairāki līderi ir sasnieguši tādu tehnisko progresu, ka var uzskatīt, ka viņi 2030. gados ieviesīs tirgū komerciālu saplūšanu. Sarakstā ir General Fusion (kurā esmu investors), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics un First Light.

Katrs no šiem kodolsintēzes uzņēmumiem plāno atvērt demonstrācijas rūpnīcu šīs desmitgades otrajā pusē. Tie pierādīs, vai to tehnoloģija var darboties plašā mērogā un ražot neto elektroenerģiju.

Aizstājējzīme ir Ķīna, kas strādā pie savas kodolsintēzes tehnoloģijas. Acīmredzamu iemeslu dēļ Rietumu valdības labprātāk nebūtu atkarīgas no Ķīnas attiecībā uz šo svarīgo tehnoloģiju. Ir arī ITER, starptautisks, valsts finansēts kodolsintēzes projekts Francijas dienvidos cer, līdz 2045. gadam piegādāt kodolsintēzes enerģiju.

Jautājumi investoriem, ko uzdot kodolsintēzes uzņēmumiem

Izaicinājums ir ne tikai ražot neto elektroenerģiju, bet arī darīt to komerciāli izdevīgā veidā. Ir nepieciešams milzīgs spiediens un siltums, lai sapludinātu ūdeņraža atomus, lai izveidotu smagāku kodolu, atbrīvojot enerģiju. Saulē gravitācija nodrošina pietiekami daudz spēka, lai nodrošinātu reakciju. Uz Zemes kodolsintēzes iekārtām ir jāsasniedz temperatūra, kas pārsniedz 100 ° miljonus C, lai atkārtotu šos apstākļus. To ir grūti izturēt un grūti izmantot aprīkojumu.

Vadītāji ir vai nu atrisinājuši, vai arī strādā ar tiem, kas pārvar atlikušos šķēršļus Zemes kodolsintēzei. Ieinteresētajiem investoriem, kuriem rodas jautājums, kuru kodolsintēzes projektu atbalstīt, jāuzdod šādi jautājumi:

1. Cik izturīga ir mašīna? Kodolsintēzes reakcijā radītie neitroni ietriecās reaktora metāla sienā, izraisot pūslīšu veidošanās, ķīmiska erozija un piemaisījumi, un galu galā mašīna kļūst nederīga. To sauc par "pirmās sienas problēmu". Viens risinājums ir izmantot šķidru metāla sienu, kas ieskauj saplūšanas reakciju un aizsargā iekārtu. Vēl viena pieeja ir ieviest degvielu, kas rada mazāk neitronu. Tie ietver protonu-bora degvielu, kurai nepieciešama vēl augstāka temperatūra, lai radītu kodolsintēzi, un deitērija-hēlija-3, kas dabā uz Zemes nenotiek.

2. Cik daudz ir degvielas? Divu ūdeņraža izotopu, deitērija un tritija, maisījums veicina lielāko daļu kodolsintēzes reakciju. Deitēriju viegli iegūt no jūras ūdens. Savukārt tritijam ir jābūt ražotam. Dažiem pretimnācējiem ir brīdināja ka "kodolsintēze jau saskaras ar degvielas krīzi." Tā nav. Iepriekšējie ir atrisinājuši šo problēmu, integrējot tritija ražošanu kodolsintēzes reakcijā. Viens veids ir izmantot šķidra metāla (svina-litija) sienu, kas tieši saskaras ar kodolsintēzes plazmu un ražo tritija degvielu kodolsintēzes iekārtai. Tiek izstrādātas arī metodes tritija pavairošanai ārpus reaktora uz litija bāzes.

3. Cik efektīva ir enerģijas pārveide? Dažās iekārtās šķidrā metāla siena absorbē siltumu, tieši saskaroties ar saplūšanas reakciju. Šķidrais metāls iet caur siltummaini, veidojot tvaiku, kas darbinās turbīnu un ražos elektrību, kā to dara lielākā daļa tradicionālo spēkstaciju. Vēl viena daudzsološa pieeja ir elektrības uztveršana tieši no elektromagnētiskajiem laukiem, kas rodas kodolsintēzes reakcijā.

4. Kādas papildu sistēmas sarežģītības varētu kavēt savlaicīgu izvēršanu? Dažu kodolsintēzes uzņēmumu mērķis ir izmantot pārbaudītas tehnoloģijas savu sistēmu perifērijā, savukārt citi paļaujas uz sasniegumiem ar moderniem lāzeriem, materiāliem un supravadītājiem. Tie ir apspriesti dažos aizraujošos rakstos recenzētos žurnālos, un tas rada bažas. Tie ir daudzsološi, bet nepierādīti. Atgādiniet, ka tad, kad Tesla prezentēja savus pirmos automobiļus, praktiski visas tehnoloģijas tika pārbaudītas. Kodolsintēzes investoriem ir jānošķir teorētiskās sistēmas no tām, kas izmanto kritiskās daļas, kas ir pārbaudītas reālos apstākļos.

5. Kur atrodas demo rūpnīca un komercializācijas stratēģija? Labākie pretendenti ir sasnieguši kodolsintēzi laboratorijā un pierādījuši savas pamattehnoloģijas un atsevišķus komponentus izmēģinājumu stendos. Tagad viņiem ir jāpierāda, ka pilna sistēma var darboties demonstrācijas rūpnīcā, tātad kapitāla intensitāte. Vadošie kodolsintēzes uzņēmumi sāk papildināt savu kodolsintēzes laboratoriju speciālistu un doktoru komandu ar inženieru komandu, kas zina, kā būvēt spēkstaciju. Šī pāreja no laboratorijas uz reālās pasaules lietojumprogrammu nav maza. Mēs pat sākam redzēt, ka kodolsintēzes uzņēmumi algo biznesa attīstības personālu un pārdod tiesības uz pirmo komerciālo rūpnīcu.

6. Kāds būs izmērs? Vadošie kodolsintēzes uzņēmumi strādā pie stacijām, kuru jauda ir no 50 megavatiem (MW) līdz 500 MW. Iekārtas izmēram ir izšķiroša nozīme, jo tas ietekmē sākotnējās investīciju izmaksas. Mazākas, modulāras iekārtas atvieglos individuālajiem komunālajiem uzņēmumiem pieņemt lēmumus par ieguldījumiem komerciālā rūpnīcā. Izmērs ietekmē arī to, vai kodolsintēzes vienības var izmantot tādiem lietojumiem kā okeāna kuģniecība un citi mazāk enerģijas patēriņa lietojumi.

7. Pēdējais, bet ne mazāk svarīgi, kādas ir prognozētās izmaksas par MWh (megavatstundu)? Kodolsintēzes uzņēmumi tieši konkurē ar ogļu un gāzes stacijām, kas nodrošina bāzes slodzes enerģiju visā pasaulē. Tādējādi izlīdzinātajām enerģijas izmaksām (LCOE) ir jābūt konkurētspējīgām ar oglēm, kas saskaņā ar konsultāciju firmas Lazard teikto, diapazoni no 65 USD/MWh netīrākajā brīdī līdz 152 USD/MWh ar integrētu 90% oglekļa uztveršanu. Kodolsintēzes iekārtas, kas izmanto dārgus, jaudīgus lāzerus vai supravadošus magnētus, kas izgatavoti no retiem materiāliem, varētu cīnīties ar šo LCOE. Protams, šo komponentu izmaksas ar laiku samazināsies. Kodolsintēzes iekārtām, kas izmanto mehānisko kompresiju (līdzīgi virzuļiem dīzeļdzinējā) vai kinētiskos paātrinātājus (būtībā ar gāzi darbināmu lielgabalu), nākamajās desmitgadēs, iespējams, būs izmaksu priekšrocības.

Laiks stāties pretī mūzikai

Lai gan šīs atlikušās problēmas šķiet pārvaramas, jautājums Es jautāju pirms gadiem paliek: kam ir iekšas finansēt demonstrācijas iekārtas un virzīt kodolsintēzi tirgū?

Investoriem, kuri tagad pārceļas, ir iespēja nopelnīt lielu peļņu. Dažiem no iepriekš minētajiem kodolsintēzes uzņēmumiem joprojām ir pieticīgas cenas. Protams, daži investori var cīnīties ar iespējamo kodolsintēzes ietekmi uz saviem esošajiem enerģijas portfeļiem, jo ​​īpaši, ja tie ietver fosilo kurināmo, vēja un saules enerģiju.

Es saku, ka ir pienācis laiks beidzot stāties pretī mūzikai. Ņemot vērā klimata pārmaiņu draudus un pieaugošo pieprasījumu pēc enerģijas, kodolsintēzei ir izšķiroša nozīme, lai līdz 2050. gadam sasniegtu neto nulli. Neviena cita tehnoloģija nevar izkonkurēt fosilo kurināmo, radīt lielāku CO emisiju samazināšanos.₂ emisijas vai darīt vairāk likvidēt enerģētisko atkarību no naidīgiem režīmiem, kā Putina Krievija. Fusion ir spēļu pārveidotājs, kas var padarīt enerģiju patiesi lokālu, drošu un bagātīgu. Tas paredz pāreju no centralizētas, autokrātiskas enerģētikas nozares uz lokalizētu, demokrātisku enerģijas nodrošināšanu.

Un kodolsintēzei vairs nav 20 gadu. Tiklīdz pirmā kodolsintēzes iekārta sāks komerciāli darboties par saprātīgām izmaksām, pāreja varētu notikt ātri. Atcerieties, ka bija vajadzīgi gadsimti, lai izstrādātu tehnoloģijas, kas ir automobiļa pamatā, bet automašīnām vajadzēja tikai aptuveni desmit gadus, lai aizstātu zirgus Londonā un Ņujorkā. Tiklīdz ir kāds labāks un lētāks jauninājums, tas neizbēgami uzvar.

Stingrā patiesība ir tāda, ka bez pakāpeniskām inovācijām enerģētikas jomā mēs šajā gadsimtā pārsniegsim 1.5 °C. Cerēsim, ka kodolsintēzes komercializācija virzīsies ātrāk nekā temperatūra.