Net Zero Needs Fusion. Ce ar trebui să-i întrebe investitorii pe pionieri?

Urgența pentru energia de fuziune nu poate fi exagerată. Pe 27 octombrie, ONU a avertizat că nu există „o cale credibilă către 1.5°C”, iar politicile actuale indică o încălzire catastrofală de 2.8°C până în 2100. Fuziunea poate fi singura sursă de energie cu zero carbon care poate furniza putere nelimitată la sarcină de bază și suficientă materie primă pentru tot hidrogenul curat necesar pentru decarbonizarea industriilor greu de atenuat. Este probabil singura cale viabilă către emisii net zero până în 2050.

Există totuși o problemă cu fuziunea. Niciun laborator sau companie nu a generat mai multă energie decât a pus-o într-o reacție de fuziune, cu atât mai puțin a dezvoltat un sistem care ar putea funcționa într-un cadru comercial. De înțeles, investitorii se întreabă unde se află cu adevărat fuziunea și ce proiecte ar putea oferi această oportunitate de mai multe trilioane de dolari de a reproduce puterea Soarelui pe Pământ.

În calitate de investitor de lungă durată în fuziune, vreau să discut de ce contează fuziunea, progresul pe care l-a făcut această industrie și întrebările pe care investitorii pricepuți ar trebui să le pună companiilor de fuziune.

De ce contează fuziunea

În prezent, nicio tehnologie energetică, în afară de fuziune, nu prezintă potențial de a înlocui combustibilii fosili. Nimic altceva nu pare capabil să satisfacă cererea în creștere a lumii de energie și să alimenteze aer condiționat, instalații de desalinizare, vehicule electrice, producție de hidrogen verde etc. la scara de care avem nevoie pentru tranziția energetică și viața pe o planetă mai caldă și mai uscată.

Desigur, trebuie să creștem eolian și solar, dar cerințele lor de teren, vreme și stocare a energiei înseamnă că nu pot permite o tranziție energetică completă. Centralele de fisiune nucleară sunt, de asemenea, importante pentru Net Zero, dar riscurile de deșeuri nucleare, accidente și armament limitează utilizarea acestora.

În ceea ce privește hidrogenul, fondatorul Bloomberg NEF, Michael Liebreich ilustrat recent că doar înlocuirea hidrogenului murdar pe care îl folosim în producția de îngrășăminte, substanțe chimice și rafinarea petrolului cu hidrogen verde ar necesita în prezent 143% din capacitatea solară și eoliană instalată a lumii. O declarație descurajantă. Nu ar lăsa hidrogen verde disponibil pentru nimic altceva: nu pentru producția de oțel și aluminiu, nu pentru echilibrarea rețelelor de energie sau CO₂ captura și depozitare, nu pentru transport maritim și feroviar. Pur și simplu nu va fi suficientă materie primă de hidrogen verde fără fuziune.

Specialiștii din industrie cred că până în 2050, centralele de fuziune ar putea furniza între 18% și 44% din energia mondială. Prin urmare, fuziunea reprezintă una dintre cele mai colosale oportunități de investiții ale timpului nostru. Odată ce va fi operațională comercial, fuziunea va înlocui cea mai mare parte a industriei combustibililor fosili.

Fusion Frontrunners

Asociația Industriei de Fuziune Rapoarte că companiile private de fuziune au strâns fonduri de peste 4.8 miliarde USD până în prezent și au dublat finanțarea totală a industriei anul trecut. Câțiva lideri au făcut un astfel de progres tehnic încât este credibil să presupunem că vor aduce fuziunea comercială pe piață în anii 2030. Lista include General Fusion (în care sunt investitor), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics și First Light.

Fiecare dintre aceste companii de fuziune intenționează să deschidă o fabrică demonstrativă până în a doua jumătate a acestui deceniu. Acestea vor dovedi dacă tehnologia lor poate funcționa la scară și poate produce energie electrică netă.

Wildcardul este China, care lucrează la propria tehnologie de fuziune. Din motive evidente, guvernele occidentale ar prefera să nu depindă de China pentru această tehnologie crucială. Există, de asemenea, ITER, proiectul internațional de fuziune finanțat din fonduri publice în sudul Franței care speranțe pentru a furniza energie de fuziune până în 2045.

Întrebările pe care să le pună investitorii companiilor de fuziune

Provocarea este nu numai să producem energie electrică netă, ci să o facem într-un mod care să fie viabil din punct de vedere comercial. Este nevoie de presiune și căldură imensă pentru a fuziona atomii de hidrogen pentru a forma un nucleu mai greu, eliberând energie. În soare, gravitația furnizează suficientă forță pentru a permite reacția. Pe Pământ, mașinile de fuziune trebuie să atingă temperaturi de peste 100 de milioane C pentru a reproduce acele condiții. Este greu de susținut și greu pentru echipament.

Principalii fie au rezolvat, fie au depășit barierele rămase în calea fuziunii pe Pământ. Investitorii interesați, care se întrebă ce proiect de fuziune să susțină, ar trebui să pună următoarele întrebări:

1. Cât de durabilă este mașina? Neutronii generați într-o reacție de fuziune lovesc peretele metalic al reactorului, provocând vezicule, eroziune chimică și impurități și, în cele din urmă, face mașina inoperabilă. Aceasta se numește „problema primului perete”. O soluție este utilizarea unui perete metalic lichid, care înconjoară reacția de fuziune și protejează mașina. O altă abordare este introducerea de combustibili care produc mai puțini neutroni. Acestea includ combustibilul proton-bor, care necesită temperaturi și mai mari pentru a produce fuziunea, și deuteriu-heliu-3, care nu se găsește în mod natural pe Pământ.

2. Cât de abundent este combustibilul? Un amestec de doi izotopi de hidrogen, deuteriu și tritiu, alimentează majoritatea reacțiilor de fuziune. Deuteriul este ușor de obținut din apa de mare. Tritiul, pe de altă parte, trebuie să fie fabricat. Unii critici au a avertizat că „Fuziunea nucleară se confruntă deja cu o criză a combustibilului”. Nu este. Principalii au rezolvat această problemă prin integrarea producției de tritiu în reacția de fuziune. O modalitate este de a folosi un perete de metal lichid (plumb-litiu) care contactează direct plasma de fuziune și produce combustibilul cu tritiu pentru mașina de fuziune. Sunt, de asemenea, în curs de dezvoltare metode pe bază de litiu de reproducere a tritiului în afara reactorului.

3. Cât de eficientă este conversia energiei? La unele mașini, peretele metalic lichid absoarbe căldură prin contact direct cu reacția de fuziune. Metalul lichid trece printr-un schimbător de căldură, producând abur care va conduce o turbină și va genera electricitate - așa cum fac majoritatea centralelor tradiționale. O altă abordare promițătoare este captarea energiei electrice direct din câmpurile electromagnetice generate într-o reacție de fuziune.

4. Ce complexități suplimentare ale sistemelor ar putea împiedica o lansare în timp util? Unele companii de fuziune își propun să folosească tehnologii dovedite pentru periferia sistemelor lor, în timp ce altele se bazează pe descoperiri cu lasere, materiale și supraconductori avansate. Acestea sunt discutate în câteva lucrări fascinante din reviste revizuite de colegi și asta este preocuparea. Sunt promițătoare, dar nedovedite. Amintiți-vă că atunci când Tesla și-a prezentat primele mașini, practic toată tehnologia a fost dovedită. Investitorii Fusion trebuie să facă diferența între sistemele teoretice și cele care folosesc părți critice care au fost testate în condiții reale.

5. Unde stau fabrica demo și strategia de comercializare? Concurenții de top au realizat fuziunea într-un laborator și și-au demonstrat tehnologiile de bază și componentele individuale în bancurile de testare. Acum, trebuie să demonstreze că întregul sistem poate funcționa într-o fabrică demonstrativă la scară - de aici, intensitatea capitalului. Asociațiile de top în fuziune încep să își mărească echipa de bază de specialiști din laboratorul de fuziune și doctori cu o echipă de inginerie care știe cum să construiască o centrală electrică. Această tranziție de la aplicația de laborator la cea din lumea reală nu este o faptă mică. Începem chiar să vedem că companiile de fuziune angajează personal de dezvoltare a afacerilor și comercializează drepturile pentru o primă fabrică comercială.

6. Care va fi dimensiunea? Principalele companii de fuziune lucrează la centrale cu dimensiuni cuprinse între 50 megawați (MW) și 500 MW. Dimensiunea mașinii este crucială deoarece afectează costul investiției inițiale. Mașinile mai mici, modulare, vor facilita utilităților individuale să ia decizii de investiții pentru o fabrică comercială. Dimensiunea afectează, de asemenea, dacă unitățile de fuziune pot fi utilizate pentru aplicații precum transportul maritim și alte aplicații cu energie mai mică.

7. Nu în ultimul rând, care este costul prognozat pe MWh (megawat oră)? Companiile de fuziune concurează direct cu centralele pe cărbune și gaz care furnizează energie de bază în întreaga lume. Astfel, costul nivelat al energiei (LCOE) trebuie să fie competitiv cu cărbunele care, potrivit firmei de consultanță Lazard, game de la 65 USD/MWh cel mai murdar la 152 USD/MWh cu captarea carbonului de 90% integrată. Mașinile de fuziune care folosesc lasere costisitoare, de mare putere sau magneți supraconductori din materiale rare ar putea avea probleme cu acest LCOE. Desigur, costurile acestor componente vor scădea în timp. Mașinile de fuziune care utilizează compresie mecanică (asemănătoare cu pistoanele dintr-un motor diesel) sau acceleratoare cinetice (practic, un pistol alimentat cu gaz) vor avea probabil un avantaj de cost în următoarele câteva decenii.

Este timpul să facem față muzicii

În timp ce aceste provocări rămase par depășite, întrebare Am întrebat cu ani în urmă resturile: cine are curajul să finanțeze instalațiile demonstrative și să împingă fuziunea pe piață?

Investitorii care se mută au acum șansa de a câștiga profituri uriașe. Unele dintre companiile de fuziune menționate mai sus au încă prețuri modeste. Desigur, unii investitori se pot lupta cu impactul potențial al fuziunii asupra portofoliilor lor de energie existente, în special dacă acestea includ combustibili fosili, eolian și solar.

Eu spun că este timpul să ne confruntăm în sfârșit cu muzica. Având în vedere amenințarea schimbărilor climatice și a cererii tot mai mari de energie, fuziunea este esențială pentru atingerea zero net până în 2050. Nicio altă tehnologie nu poate depăși combustibilii fosili și nu poate face o adâncime mai mare în CO₂ emisii sau faceți mai mult eliminarea dependenței energetice de regimurile ostile, ca Rusia lui Putin. Fusion este schimbarea jocului care ar putea face energia cu adevărat locală, sigură și abundentă. Prezintă o trecere de la o industrie energetică centralizată, autocratică, la furnizarea de energie localizată, democratică.

Și fuziunea nu mai este la 20 de ani. Odată ce prima instalație de fuziune este operațională comercial la un cost rezonabil, schimbarea ar putea fi rapidă. Amintiți-vă, a fost nevoie de secole pentru a dezvolta tehnologiile din spatele unui automobil, dar mașinilor a fost nevoie doar de aproximativ un deceniu pentru a înlocui caii în Londra și New York City. De îndată ce există o inovație mai bună și mai ieftină, inevitabil câștigă.

Adevărul dur este că, fără o inovație în materie de energie, vom scăpa de 1.5 ° C în acest secol. Să sperăm că comercializarea fuziunii se mișcă mai repede decât temperaturile.