Net Zero Needs Fusion. Ko investuotojai turėtų klausti lyderių?

Neįmanoma pervertinti branduolių sintezės energijos būtinybės. Spalio 27 d., JT įspėjo, kad „nėra patikimo kelio iki 1.5 °C“, o dabartinė politika rodo katastrofišką 2.8 °C atšilimą iki 2100 m. Sintetika gali būti vienintelis anglies dioksido neišskiriantis energijos šaltinis, galintis užtikrinti neribotą bazinės apkrovos galią ir pakankamai žaliavų. viso švaraus vandenilio, reikalingo sunkiai išmetamų pramonės šakų dekarbonizavimui. Tai turbūt vienintelis perspektyvus kelias iki 2050 m.

Tačiau su sinteze yra viena problema. Jokia laboratorija ar įmonė nesukūrė daugiau energijos, nei suleido sintezės reakcijai, jau nekalbant apie sistemos, kuri galėtų veikti komercinėje aplinkoje, sukūrimą. Suprantama, investuotojai stebisi, kur iš tikrųjų yra sintezė ir kurie projektai galėtų suteikti šią kelių trilijonų dolerių galimybę atkartoti Saulės galią Žemėje.

Kaip ilgalaikis sintezės investuotojas, noriu aptarti, kodėl sintezė yra svarbi, šios pramonės pažangą ir klausimus, kuriuos išmanūs investuotojai turėtų užduoti sintezės įmonėms.

Kodėl sintezė svarbi

Šiuo metu jokia energetikos technologija, išskyrus sintezę, nerodo potencialo pakeisti iškastinį kurą. Atrodo, kad niekas kitas gali patenkinti pasaulyje augantį energijos poreikį ir oro kondicionavimo, gėlinimo įrenginių, elektrinių transporto priemonių, ekologiško vandenilio gamybos ir kt. energijos poreikį tokiu mastu, kurio reikia energijos perėjimui ir gyvenimui karštesnėje ir sausesnėje planetoje.

Žinoma, turime padidinti vėjo ir saulės energijos mastą, tačiau jų žemės, oro ir energijos saugojimo reikalavimai reiškia, kad jie negali visiškai pakeisti energijos. Branduolinio dalijimosi jėgainės taip pat svarbios Net Zero, tačiau branduolinių atliekų, avarijų ir ginkluotės rizika riboja jų naudojimą.

Kalbant apie vandenilį, Bloomberg NEF įkūrėjas Michaelas Liebreichas neseniai iliustruotas kad vien nešvarų vandenilį, kurį naudojame trąšų, chemikalų gamyboje ir naftos perdirbime, pakeisti žaliuoju vandeniliu, šiuo metu reikėtų 143 % pasaulyje įrengtų saulės ir vėjo energijos pajėgumų. Bauginantis pareiškimas. Tai neliktų žalio vandenilio, skirto niekam kitam: ne plieno ir aliuminio gamybai, ne elektros tinklų balansavimui ar CO.₂ gaudymui ir saugojimui, o ne jūrų ir geležinkelių laivybai. Žaliojo vandenilio žaliavos tiesiog nepakaks be sintezės.

Pramonės atstovai mano, kad iki 2050 m. sintezės jėgainės galėtų tiekti nuo 18% iki 44% pasaulio energijos. Todėl sintezė yra viena iš kolosaliausių mūsų laikų investavimo galimybių. Kai ji pradės veikti komerciškai, sintezė pakeis didžiąją dalį iškastinio kuro pramonės.

„Fusion“ lyderiai

Sintezės pramonės asociacija ataskaitos kad privačios sintezės įmonės iki šiol surinko daugiau nei 4.8 mlrd. USD finansavimą ir daugiau nei dvigubai padidino visą pramonės finansavimą praėjusiais metais. Keletas lyderių padarė tokią techninę pažangą, kad galima manyti, kad 2030-aisiais jie į rinką pateiks komercinę sintezę. Sąraše yra „General Fusion“ (kurioje aš esu investuotojas), „Commonwealth Fusion Systems“, „Helion“, „TAE Technologies“, „Zap Energy“, „General Atomics“ ir „First Light“.

Kiekviena iš šių sintezės įmonių ketina atidaryti demonstracinę gamyklą antroje šio dešimtmečio pusėje. Tai parodys, ar jų technologija gali veikti dideliu mastu ir gaminti grynąją elektros energiją.

Pakaitos simbolis yra Kinija, kuri kuria savo sintezės technologiją. Dėl akivaizdžių priežasčių Vakarų vyriausybės verčiau nepriklausytų nuo Kinijos dėl šios svarbios technologijos. Taip pat yra ITER, tarptautinis, valstybės finansuojamas sintezės projektas Prancūzijos pietuose tikisi, tiekti sintezės energiją iki 2045 m.

Klausimai investuotojams, kuriuos gali užduoti sintezės įmonėms

Iššūkis yra ne tik gaminti grynąją elektros energiją, bet ir padaryti tai komerciškai perspektyviu būdu. Reikia didžiulio slėgio ir šilumos, kad vandenilio atomai susijungtų ir susidarytų sunkesnis branduolys, išlaisvinantis energiją. Saulėje gravitacija suteikia pakankamai jėgos, kad būtų galima reakcija. Žemėje sintezės mašinos turi pasiekti aukštesnę nei 100° milijonų C temperatūrą, kad atkartotų tokias sąlygas. Tai sunku išlaikyti ir sunku naudoti įrangą.

Pirmaujantys arba pašalino likusias Žemės branduolių sintezės kliūtis, arba sprendžia jas. Suinteresuoti investuotojai, norintys, kurį sintezės projektą paremti, turėtų užduoti šiuos klausimus:

1. Kiek patvari yra mašina? Sintezės reakcijos metu susidarę neutronai atsitrenkė į metalinę reaktoriaus sienelę, sukelia pūslių susidarymas, cheminė erozija ir nešvarumai, o galiausiai mašina neveikia. Tai vadinama „pirmosios sienos problema“. Vienas iš sprendimų yra naudoti skysto metalo sienelę, kuri supa sintezės reakciją ir apsaugo mašiną. Kitas būdas yra įvesti kurą, kuris gamina mažiau neutronų. Tai apima protonų-boro kurą, kurio sintezei reikalinga dar aukštesnė temperatūra, ir deuterio-helio-3, kurio Žemėje natūraliai nėra.

2. Kiek yra kuro? Dviejų vandenilio izotopų, deuterio ir tričio, mišinys skatina daugumą sintezės reakcijų. Deuteris lengvai gaunamas iš jūros vandens. Kita vertus, tritis turi būti gaminamas. Kai kurie priešininkai turi įspėjo, kad „Branduolinės sintezės sistema jau susiduria su degalų krize“. Tai ne. Pirmininkai šią problemą išsprendė integruodami tričio gamybą į sintezės reakciją. Vienas iš būdų yra naudoti skysto metalo (švino ir ličio) sienelę, kuri tiesiogiai liečiasi su sintezės plazma ir gamina tričio kurą sintezės mašinai. Taip pat kuriami ličio pagrindu pagaminti tričio dauginimo ne reaktoriuje metodai.

3. Kiek efektyvus yra energijos konvertavimas? Kai kuriose mašinose skysto metalo sienelė sugeria šilumą per tiesioginį sąlytį su sintezės reakcija. Skystas metalas praeina per šilumokaitį, gamindamas garą, kuris varys turbiną ir gamins elektrą – kaip tai daro dauguma tradicinių jėgainių. Kitas perspektyvus būdas yra užfiksuoti elektros energiją tiesiogiai iš elektromagnetinių laukų, susidarančių sintezės reakcijos metu.

4. Kokie papildomi sistemų sudėtingumai galėtų užkirsti kelią laikui bėgant? Kai kurios branduolių sintezės įmonės siekia naudoti patikrintas technologijas savo sistemų periferijoje, o kitos tikisi pažangių lazerių, medžiagų ir superlaidininkų pasiekimų. Tai yra aptariama kai kuriuose įdomiuose straipsniuose recenzuojamuose žurnaluose, ir tai kelia susirūpinimą. Jie daug žadantys, bet neįrodyti. Prisiminkite, kad kai Tesla pristatė savo pirmuosius automobilius, praktiškai visos technologijos buvo pasitvirtinusios. Branduolinės sintezės investuotojai turi atskirti teorines sistemas ir sistemas, kuriose naudojamos svarbios dalys, kurios buvo išbandytos realiomis sąlygomis.

5. Kur yra demonstracinė gamykla ir komercializavimo strategija? Geriausi varžovai pasiekė sintezę laboratorijoje ir įrodė savo pagrindines technologijas bei atskirus komponentus bandymų stenduose. Dabar jie turi įrodyti, kad visa sistema gali veikti demonstracinėje gamykloje dideliu mastu, taigi, kapitalo intensyvumas. Pirmaujančios branduolių sintezės įmonės pradeda papildyti savo pagrindinę sintezės laboratorijų specialistų ir mokslų daktarų komandą inžinierių komanda, žinančia, kaip sukurti elektrinę. Šis perėjimas nuo laboratorijos prie realaus pasaulio taikomųjų programų nėra mažas žygdarbis. Netgi pradedame matyti, kad sintezės įmonės samdo verslo plėtros darbuotojus ir parduoda teises į pirmą komercinę gamyklą.

6. Koks bus dydis? Pirmaujančios branduolių sintezės įmonės kuria jėgaines, kurių galia svyruoja nuo 50 megavatų (MW) iki 500 MW. Mašinos dydis yra labai svarbus, nes jis turi įtakos išankstinėms investicijų sąnaudoms. Mažesnės, modulinės mašinos leis atskiroms komunalinėms įmonėms lengviau priimti investicinius sprendimus į komercinę gamyklą. Dydis taip pat turi įtakos tai, ar sintezės įrenginius galima naudoti tokioms reikmėms kaip jūrų laivyba ir kitos mažesnės energijos sąnaudos.

7. Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas – kokia yra prognozuojama MWh (megavatvalandės) kaina? Sintezės įmonės tiesiogiai konkuruoja su anglimis ir dujomis kūrenamais įrenginiais, tiekiančiomis bazinės apkrovos energiją visame pasaulyje. Taigi, suvienodintos energijos sąnaudos (LCOE) turi būti konkurencingos su anglimi, kuri, kaip teigia konsultacinė įmonė „Lazard“, diapazonai nuo 65 USD/MWh nešvariausiu metu iki 152 USD/MWh su integruota 90 % anglies surinkimo sistema. Lydymosi mašinos, kuriose naudojami brangūs, didelės galios lazeriai arba superlaidūs magnetai, pagaminti iš retų medžiagų, gali susidoroti su tuo LCOE. Žinoma, šių komponentų išlaidos laikui bėgant sumažės. Lydymosi mašinos, kuriose naudojamas mechaninis suspaudimas (panašiai kaip dyzelinio variklio stūmokliai) arba kinetiniai greitintuvai (iš esmės dujomis varomas pistoletas), per ateinančius kelis dešimtmečius tikriausiai turės išlaidų pranašumą.

Laikas susidurti su muzika

Nors šie likę iššūkiai atrodo įveikiami, klausimas Prieš daugelį metų paklausiau liekanų: kas turi drąsos finansuoti demonstracines jėgaines ir stumti sintezę į rinką?

Dabar persikeliantys investuotojai turi galimybę uždirbti didesnę grąžą. Kai kurios iš minėtų sintezės įmonių vis dar yra kuklios. Žinoma, kai kurie investuotojai gali kovoti su galimu branduolių sintezės poveikiu savo esamiems energijos portfeliams, ypač jei tai apima iškastinį kurą, vėjo ir saulės energiją.

Sakau, kad laikas pagaliau susidurti su muzika. Atsižvelgiant į klimato kaitos grėsmę ir didėjančią energijos paklausą, branduolių sintezė yra labai svarbi norint iki 2050 m. pasiekti grynąjį nulį. Jokia kita technologija negali nukonkuruoti iškastinio kuro ir sumažinti CO kiekį.₂ išmetamųjų teršalų arba padaryti daugiau panaikinti energetinę priklausomybę nuo priešiškų režimų, kaip Putino Rusija. Sintezija yra žaidimų keitiklis, dėl kurio energija gali būti tikrai vietinė, saugi ir gausi. Tai rodo perėjimą nuo centralizuotos, autokratinės energijos pramonės prie vietinio, demokratinio energijos tiekimo.

Ir sintezei jau ne 20 metų. Kai pirmoji branduolių sintezės jėgainė pradės veikti komerciškai už priimtiną kainą, perėjimas gali būti greitas. Atminkite, kad automobilių technologijoms sukurti prireikė šimtmečių, tačiau Londone ir Niujorke arkliams pakeisti automobiliai užtruko tik apie dešimtmetį. Kai tik atsiranda geresnė ir pigesnė naujovė, ji neišvengiamai laimi.

Sunki tiesa yra ta, kad be laipsniškų naujovių energetikos srityje šį šimtmetį viršys 1.5 °C. Tikėkimės, kad sintezės komercializacija judės greičiau nei temperatūra.