Net Zero Needs Fusion. Çfarë duhet t'u kërkojnë investitorëve të parët?

Urgjenca për energjinë e shkrirjes nuk mund të mbivlerësohet. Më 27 tetor, OKB paralajmëroi se nuk ka "asnjë rrugë të besueshme për në 1.5°C" dhe politikat aktuale tregojnë për një ngrohje katastrofike prej 2.8°C deri në vitin 2100. Fusioni mund të jetë i vetmi burim energjie me zero karbon që mund të sigurojë fuqi të pakufizuar bazë dhe lëndë ushqyese të mjaftueshme për të gjithë hidrogjenin e pastër të nevojshëm për të dekarbonizuar industritë e vështira për t'u pakësuar. Është ndoshta e vetmja rrugë e mundshme për emetimet Net-Zero deri në vitin 2050.

Sidoqoftë, ekziston një problem me shkrirjen. Asnjë laborator apo kompani nuk ka gjeneruar më shumë energji sesa kanë dhënë në një reaksion shkrirjeje, e lëre më të zhvilluar një sistem që mund të funksiononte në një mjedis komercial. Kuptohet, investitorët pyesin se ku qëndron në të vërtetë shkrirja dhe cilat projekte mund të ofrojnë këtë mundësi multitrilion dollarëshe për të përsëritur fuqinë e Diellit në Tokë.

Si një investitor prej kohësh i shkrirjes, unë dua të diskutoj pse ka rëndësi shkrirja, përparimi që ka bërë kjo industri dhe pyetjet që investitorët e mençur duhet t'u bëjnë kompanive të shkrirjes.

Pse Fusion ka rëndësi

Aktualisht, asnjë teknologji energjetike përveç shkrirjes nuk tregon potencial për të zëvendësuar lëndët djegëse fosile. Asgjë tjetër nuk duket e aftë të kënaqë kërkesën në rritje të botës për energji dhe të fuqizojë ajrin e kondicionuar, impiantet e shkripëzimit, automjetet elektrike, prodhimin e hidrogjenit të gjelbër, etj. në shkallën që na nevojitet për tranzicionin e energjisë dhe jetën në një planet më të nxehtë dhe më të thatë.

Natyrisht, ne duhet të shkallëzojmë erën dhe diellin, por kërkesat e tyre për tokën, motin dhe ruajtjen e energjisë nënkuptojnë se ato nuk mund të mundësojnë një tranzicion të plotë të energjisë. Impiantet e ndarjes bërthamore janë gjithashtu të rëndësishme për Net Zero, por rreziqet e mbetjeve bërthamore, aksidenteve dhe armatimit kufizojnë përdorimin e tyre.

Sa i përket hidrogjenit, themeluesi i Bloomberg NEF, Michael Liebreich ilustruar së fundmi se thjesht zëvendësimi i hidrogjenit të ndotur që përdorim në prodhimin e plehrave, kimikateve dhe rafinimit të naftës me hidrogjen jeshil do të kërkonte aktualisht 143% të kapacitetit të instaluar diellor dhe të erës në botë. Një deklaratë e frikshme. Nuk do të linte asnjë hidrogjen të gjelbër në dispozicion për asgjë tjetër: jo për prodhimin e çelikut dhe aluminit, as për rrjetet e balancimit të energjisë ose CO₂ kapja dhe magazinimi, jo për transportin detar dhe hekurudhor. Thjesht nuk do të ketë lëndë ushqyese të mjaftueshme të hidrogjenit të gjelbër pa shkrirje.

Individët e industrisë besojnë se deri në vitin 2050, impiantet e shkrirjes mund të furnizojnë diku nga 18% në 44% të energjisë në botë. Prandaj, Fusion përfaqëson një nga mundësitë më kolosale të investimit të kohës sonë. Pasi të jetë funksionalisht komercialisht, shkrirja do të zëvendësojë pjesën më të madhe të industrisë së karburanteve fosile.

Fusion Frontrunners

Shoqata e Industrisë së Fusionit Raportet se kompanitë private të shkrirjes kanë mbledhur mbi 4.8 miliardë dollarë fonde deri më sot dhe më shumë se dyfishuan financimin total të industrisë vitin e kaluar. Disa konkurrentë kryesorë kanë bërë një përparim teknik të tillë sa që është e besueshme të supozohet se do të sjellin shkrirjen komerciale në treg në vitet 2030. Lista përfshin General Fusion (në të cilin unë jam investitor), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics dhe First Light.

Secila prej këtyre kompanive të shkrirjes synon të hapë një fabrikë demonstrimi deri në gjysmën e dytë të kësaj dekade. Këto do të provojnë nëse teknologjia e tyre mund të funksionojë në shkallë dhe të prodhojë energji elektrike neto.

Shenja është Kina, e cila po punon në teknologjinë e saj të shkrirjes. Për arsye të dukshme, qeveritë perëndimore më mirë nuk do të vareshin nga Kina për këtë teknologji thelbësore. Ekziston edhe ITER, projekti ndërkombëtar i fuzionit i financuar nga publiku në jug të Francës shpreson për të ofruar energji të shkrirjes deri në vitin 2045.

Pyetjet për investitorët për t'u bërë kompanive Fusion

Sfida është që jo vetëm të prodhohet energji elektrike neto, por të bëhet kjo në një mënyrë që të jetë komercialisht e qëndrueshme. Duhet presion dhe nxehtësi e madhe për të bashkuar atomet e hidrogjenit së bashku për të formuar një bërthamë më të rëndë, duke çliruar energji. Në diell, graviteti siguron forcë të mjaftueshme për të mundësuar reagimin. Në Tokë, makinat e shkrirjes duhet të godasin temperaturat mbi 100° milion C për të përsëritur ato kushte. Kjo është e vështirë për t'u mbajtur dhe e vështirë për pajisjet.

Drejtuesit kryesorë ose i kanë zgjidhur ose po punojnë përmes barrierave të mbetura për shkrirjen me bazë Tokën. Investitorët e interesuar, të cilët pyesin se cilin projekt fusion të mbështesin, duhet të bëjnë pyetjet e mëposhtme:

1. Sa e qëndrueshme është makina? Neutronet e krijuara në një reaksion shkrirjeje godasin murin metalik të reaktorit, duke shkaktuar flluska, erozioni kimik dhe papastërtitë, dhe përfundimisht duke e bërë makinën jofunksionale. Ky quhet "problemi i murit të parë". Një zgjidhje është përdorimi i një muri metalik të lëngshëm, i cili rrethon reaksionin e shkrirjes dhe mbron makinën. Një qasje tjetër është futja e karburanteve që prodhojnë më pak neutrone. Këto përfshijnë karburantin proton-bor, i cili kërkon temperatura edhe më të larta për të prodhuar shkrirje, dhe deuterium-helium-3, i cili nuk ndodh natyrshëm në Tokë.

2. Sa e bollshme është karburanti? Një përzierje e dy izotopeve të hidrogjenit, deuterium dhe tritium, nxit shumicën e reaksioneve të shkrirjes. Deuteriumi rrjedh lehtësisht nga uji i detit. Tritium, nga ana tjetër, duhet të prodhohet. Disa kundërshtues kanë paralajmëroi se "Shkrirja bërthamore tashmë po përballet me një krizë karburanti". nuk është. Drejtuesit e parë e kanë zgjidhur këtë çështje duke integruar prodhimin e tritiumit në reaksionin e shkrirjes. Një mënyrë është përdorimi i një muri metalik të lëngshëm (plumb-litium) që kontakton drejtpërdrejt plazmën e shkrirjes dhe prodhon lëndë djegëse tritium për makinën e shkrirjes. Metodat e bazuara në litium për mbarështimin e tritiumit jashtë reaktorit janë gjithashtu në zhvillim e sipër.

3. Sa efikas është konvertimi i energjisë? Në disa makina, muri metalik i lëngshëm thith nxehtësinë nëpërmjet kontaktit të drejtpërdrejtë me reaksionin e shkrirjes. Metali i lëngshëm kalon përmes një shkëmbyesi nxehtësie, duke prodhuar avull që do të drejtojë një turbinë dhe do të gjenerojë energji elektrike - siç bëjnë shumica e termocentraleve tradicionale. Një qasje tjetër premtuese është kapja e energjisë elektrike direkt nga fushat elektromagnetike të krijuara në një reaksion shkrirjeje.

4. Cilat kompleksitete shtesë të sistemeve mund të parandalojnë një hapje në kohë? Disa kompani të shkrirjes synojnë të përdorin teknologji të provuara për periferinë e sistemeve të tyre, ndërsa të tjera po llogarisin në përparime me lazer, materiale dhe superpërçues të avancuar. Këto janë diskutuar në disa punime magjepsëse në revista të vlerësuara nga kolegët dhe ky është shqetësimi. Janë premtuese, por të paprovuara. Kujtojmë se kur Tesla prezantoi makinat e saj të para, praktikisht e gjithë teknologjia u vërtetua. Investitorët e shkrirjes duhet të bëjnë dallimin midis sistemeve teorike dhe atyre që përdorin pjesë kritike që janë testuar në kushte të botës reale.

5. Ku qëndron impianti demo dhe strategjia e komercializimit? Kandidatët kryesorë kanë arritur shkrirjen në një laborator dhe kanë provuar teknologjitë e tyre kryesore dhe komponentët individualë në shtretër testimi. Tani, ata duhet të provojnë se sistemi i plotë mund të funksionojë në një impiant demo në shkallë - pra, intensiteti i kapitalit. Sipërmarrjet kryesore të shkrirjes kanë filluar të shtojnë ekipin e tyre kryesor të specialistëve të laboratorit të shkrirjes dhe doktoraturës me një ekip inxhinierik që di të ndërtojë një termocentral. Ky kalim nga laboratori në aplikimin e botës reale nuk është diçka e vogël. Madje po fillojmë të shohim kompanitë e shkrirjes që punësojnë staf për zhvillimin e biznesit dhe tregtojnë të drejtat për një fabrikë të parë komerciale.

6. Sa do të jetë madhësia? Kompanitë kryesore të shkrirjes po punojnë në impiante që variojnë në madhësi nga 50 megavat (MW) në 500 MW. Madhësia e makinës është thelbësore sepse ndikon në koston fillestare të investimit. Makinat më të vogla, modulare do ta bëjnë më të lehtë për shoqëritë individuale marrjen e vendimeve për investime për një fabrikë komerciale. Madhësia gjithashtu ndikon nëse njësitë e shkrirjes mund të përdoren për aplikacione si transporti në oqean dhe aplikacione të tjera me energji më të ulët.

7. E fundit por jo më pak e rëndësishme, sa është kostoja e parashikuar për MWh (megavat orë)? Kompanitë e shkrirjes konkurrojnë drejtpërdrejt me impiantet me qymyr dhe gaz që ofrojnë energji bazë në të gjithë botën. Kështu, kostoja e niveluar e energjisë (LCOE) duhet të jetë konkurruese me qymyrin, i cili, sipas firmës këshillimore Lazard, vargjet nga 65 $/MWh në rastin më të ndotur në 152 $/MWh me kapje të integruar të karbonit 90%. Makinat e shkrirjes që përdorin lazer të kushtueshëm dhe me fuqi të lartë ose magnet superpërçues të bërë nga materiale të rralla mund të luftojnë me atë LCOE. Kuptohet, kostot e këtyre komponentëve do të ulen me kalimin e kohës. Makinat e shkrirjes që përdorin kompresim mekanik (të ngjashëm me pistonët në një motor nafte) ose përshpejtues kinetikë (në thelb, një armë me gaz) ndoshta do të kenë një avantazh në kosto gjatë dekadave të ardhshme.

Koha për t'u përballur me muzikën

Ndërsa këto sfida të mbetura duken të kapërcyeshme, pyetje Kam pyetur vite më parë mbetjet: Kush ka guximin të financojë impiantet e demonstrimit dhe të nxisë fusionin në treg?

Investitorët që lëvizin tani kanë një shans për të fituar fitime të mëdha. Disa nga kompanitë e sipërpërmendura të shkrirjes kanë ende çmime modeste. Sigurisht, disa investitorë mund të luftojnë me ndikimin e mundshëm të shkrirjes në portofolet e tyre ekzistuese të energjisë, veçanërisht nëse këto përfshijnë lëndët djegëse fosile, erën dhe diellin.

Them se është koha që më në fund të përballemi me muzikën. Duke pasur parasysh kërcënimin e ndryshimeve klimatike dhe kërkesën në rritje për energji, shkrirja është thelbësore për arritjen e Net Zero deri në vitin 2050. Asnjë teknologji tjetër nuk mund të konkurrojë karburantet fosile, të bëjë një rënie më të madhe në CO₂ emetimet ose bëni më shumë për të eliminimi i varësisë energjetike nga regjimet armiqësore, si Rusia e Putinit. Fusion është ndryshimi i lojës që mund ta bëjë energjinë vërtetë lokale, të sigurt dhe të bollshme. Ai paraqet një zhvendosje nga një industri energjie e centralizuar, autokratike në ofrimin e energjisë së lokalizuar dhe demokratike.

Dhe fusion nuk është më 20 vjet larg. Pasi impianti i parë i shkrirjes të jetë funksional komercialisht me kosto të arsyeshme, kalimi mund të jetë i shpejtë. Mos harroni, u deshën shekuj për të zhvilluar teknologjitë pas një automobili, por makinave iu deshën vetëm rreth një dekadë për të zëvendësuar kuajt në Londër dhe New York City. Sapo ka një risi më të mirë dhe më të lirë, ajo në mënyrë të pashmangshme fiton.

E vërteta e vështirë është se pa një risi të ndryshimit të hapave në energji, ne do të kalojmë 1.5°C këtë shekull. Le të shpresojmë që komercializimi i shkrirjes të ecë më shpejt se temperaturat.