Net Zero Needs Fusion. Na co by se investoři měli ptát předních hráčů?

Naléhavost fúzní energie nelze přeceňovat. 27. října OSN Varoval že neexistuje „žádná věrohodná cesta k 1.5 °C“ a současná politika ukazuje na katastrofálních 2.8 °C oteplení do roku 2100. Fúze může být jediným zdrojem energie s nulovými emisemi uhlíku, který může poskytnout neomezený výkon základního zatížení a dostatek surovin pro veškerý čistý vodík nutný k dekarbonizaci těžko utlumitelných průmyslových odvětví. Je to možná jediná schůdná cesta k čistým nulovým emisím do roku 2050.

S fúzí je však jeden problém. Žádná laboratoř nebo společnost nevyrobila více energie, než vložila do fúzní reakce, natož aby vyvinula systém, který by mohl fungovat v komerčním prostředí. Investoři si pochopitelně kladou otázku, kde fúze skutečně stojí a které projekty by mohly přinést tuto příležitost v mnoha bilionech dolarů replikovat sílu Slunce na Zemi.

Jako dlouhodobý investor v oblasti fúze chci diskutovat o tom, proč je fúze důležitá, o pokroku, kterého toto odvětví dosáhlo, ao otázkách, které by důvtipní investoři měli klást společnostem zabývajícím se fúzí.

Proč na Fusion záleží

V současnosti žádná energetická technologie kromě fúze nevykazuje potenciál nahradit fosilní paliva. Zdá se, že nic jiného nedokáže uspokojit rostoucí světovou poptávku po energii a napájení klimatizace, odsolovacích závodů, elektrických vozidel, výroby zeleného vodíku atd. v rozsahu, který potřebujeme pro energetickou transformaci a život na teplejší a sušší planetě.

Samozřejmě potřebujeme škálovat větrnou a solární energii, ale jejich požadavky na půdu, počasí a skladování energie znamenají, že nemohou umožnit úplný energetický přechod. Pro Net Zero jsou důležité i elektrárny na jaderné štěpení, ale rizika jaderného odpadu, nehod a zbrojení omezují jejich použití.

Pokud jde o vodík, zakladatel Bloomberg NEF Michael Liebreich nedávno ilustrovaný že pouhé nahrazení špinavého vodíku, který používáme při výrobě hnojiv, chemikálií a rafinaci ropy zeleným vodíkem, by v současnosti vyžadovalo 143 % světové instalované solární a větrné kapacity. Odstrašující prohlášení. Nenechalo by to žádný zelený vodík k dispozici pro nic jiného: ne pro výrobu oceli a hliníku, ne pro vyvažování energetických sítí nebo CO₂ zachycení a skladování, nikoli pro námořní a železniční dopravu. Bez fúze prostě nebude dostatek surovin zeleného vodíku.

Zasvěcenci z průmyslu se domnívají, že do roku 2050 by fúzní elektrárny mohly dodávat 18 % až 44 % světové energie. Fusion proto představuje jednu z nejkolosálnějších investičních příležitostí naší doby. Jakmile bude fúze komerčně funkční, nahradí většinu průmyslu fosilních paliv.

The Fusion Frontrunners

Asociace průmyslu fúze Zprávy že soukromé společnosti zabývající se fúzí dosud získaly více než 4.8 miliardy USD na financování a více než zdvojnásobily celkové financování tohoto odvětví v loňském roce. Několik předních společností dosáhlo takového technického pokroku, že lze věrohodně předpokládat, že přinesou na trh komerční fúzi ve 2030. letech XNUMX. století. Seznam zahrnuje General Fusion (ve kterém jsem investorem), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics a First Light.

Každá z těchto fúzních společností má v úmyslu otevřít demonstrační závod do druhé poloviny tohoto desetiletí. Ty prokážou, zda jejich technologie může fungovat ve velkém a vyrábět čistou elektřinu.

Zástupným znakem je Čína, která pracuje na vlastní technologii fúze. Ze zřejmých důvodů by západní vlády raději nespoléhaly na Čínu, pokud jde o tuto zásadní technologii. Existuje také ITER, mezinárodní, veřejně financovaný projekt jaderné syntézy v jižní Francii doufá, že dodávat fúzní energii do roku 2045.

Otázky pro investory, které se mohou ptát fúzních společností

Výzvou je nejen vyrábět čistou elektřinu, ale dělat to způsobem, který je komerčně životaschopný. Ke spojení atomů vodíku k vytvoření těžšího jádra je zapotřebí nesmírného tlaku a tepla, přičemž se uvolňuje energie. Na slunci dodává gravitace dostatečnou sílu, aby umožnila reakci. Na Zemi musí fúzní stroje dosáhnout teploty vyšší než 100° milionů C, aby tyto podmínky zopakovaly. To je těžké udržet a náročné na zařízení.

Průkopníci buď vyřešili, nebo pracují na zbývajících překážkách pro pozemskou fúzi. Zainteresovaní investoři, kteří přemýšlí o tom, který projekt fúze by podpořili, by si měli položit následující otázky:

1. Jak odolný je stroj? Neutrony generované při fúzní reakci narážejí na kovovou stěnu reaktoru, způsobuje tvorba puchýřů, chemická eroze a nečistoty a případně i nefunkčnost stroje. Tomu se říká „problém první zdi“. Jedním z řešení je použití stěny z tekutého kovu, která obklopuje fúzní reakci a chrání stroj. Dalším přístupem je zavedení paliv, která produkují méně neutronů. Patří mezi ně proton-borové palivo, které vyžaduje ještě vyšší teploty k vytvoření fúze, a deuterium-helium-3, které se na Zemi přirozeně nevyskytuje.

2. Jak velké množství paliva? Směs dvou izotopů vodíku, deuteria a tritia, pohání většinu fúzních reakcí. Deuterium se snadno získává z mořské vody. Tritium se na druhou stranu musí vyrábět. Někteří odpůrci ano Varoval že „jaderná fúze již čelí palivové krizi“. není. Průkopníci tento problém vyřešili integrací produkce tritia do fúzní reakce. Jedním ze způsobů je použití stěny z tekutého kovu (olovo-lithium), která se přímo dotýká fúzního plazmatu a vyrábí tritiové palivo pro fúzní stroj. Ve vývoji jsou také metody šlechtění tritia mimo reaktor na bázi lithia.

3. Jak efektivní je přeměna energie? U některých strojů stěna tekutého kovu absorbuje teplo přímým kontaktem s fúzní reakcí. Tekutý kov prochází tepelným výměníkem a produkuje páru, která pohání turbínu a vyrábí elektřinu – jak to dělá většina tradičních elektráren. Dalším slibným přístupem je zachycení elektřiny přímo z elektromagnetických polí generovaných při fúzní reakci.

4. Jaké dodatečné systémové složitosti by mohly zabránit včasnému zavedení? Některé fúzní společnosti mají za cíl používat osvědčené technologie pro periferie svých systémů, zatímco jiné počítají s průlomy s pokročilými lasery, materiály a supravodiči. Ty jsou diskutovány v některých fascinujících článcích v recenzovaných časopisech, a to je problém. Jsou slibné, ale neprokázané. Připomeňme, že když Tesla představila své první vozy, prakticky veškerá technika byla osvědčená. Investoři do fúze musí rozlišovat mezi teoretickými systémy a těmi, které používají kritické části, které byly testovány v podmínkách reálného světa.

5. Kde stojí demo závod a strategie komercializace? Špičkoví soutěžící dosáhli fúze v laboratoři a prokázali své základní technologie a jednotlivé komponenty ve zkušebních laboratořích. Nyní potřebují prokázat, že celý systém může fungovat v ukázkovém závodě ve velkém měřítku – tedy ta kapitálová náročnost. Přední fúzní podniky začínají rozšiřovat svůj základní tým specialistů a doktorandů z fúzních laboratoří o inženýrský tým, který ví, jak postavit elektrárnu. Tento přechod z laboratoře do reálné aplikace není žádný malý výkon. Začínáme dokonce vidět, že fúzní společnosti najímají pracovníky pro rozvoj podnikání a prodávají práva na první komerční závod.

6. Jaká bude velikost? Přední fúzní společnosti pracují na elektrárnách o velikosti od 50 megawattů (MW) do 500 MW. Velikost stroje je rozhodující, protože ovlivňuje počáteční investiční náklady. Menší modulární stroje usnadní jednotlivým energetickým společnostem rozhodování o investicích do komerčního závodu. Velikost také ovlivňuje, zda lze fúzní jednotky použít pro aplikace, jako je námořní doprava a další aplikace s nižší spotřebou energie.

7. V neposlední řadě, jaké jsou předpokládané náklady na MWh (megawatthodinu)? Společnosti zabývající se jadernou syntézou přímo soutěží s uhelnými a plynovými elektrárnami, které poskytují energii základního zatížení po celém světě. Vyrovnané náklady na energii (LCOE) tedy musí být konkurenceschopné s uhlím, které podle poradenské firmy Lazard rozsahy z 65 $/MWh v nejšpinavějších dolarech na 152 $/MWh s integrovaným 90% zachycováním uhlíku. Fúzní stroje, které používají nákladné, vysoce výkonné lasery nebo supravodivé magnety vyrobené ze vzácných materiálů, by se s tímto LCOE mohly potýkat. Je pravda, že náklady na tyto komponenty časem klesnou. Fúzní stroje, které používají mechanickou kompresi (podobně jako písty v dieselových motorech) nebo kinetické urychlovače (v podstatě plynem poháněná zbraň), budou mít pravděpodobně v příštích několika desetiletích cenovou výhodu.

Je čas čelit hudbě

I když se tyto zbývající výzvy zdají překonatelné, otázka Zeptal jsem se před lety zůstává: Kdo má odvahu financovat demonstrační elektrárny a prosadit fúzi na trh?

Investoři, kteří se přestěhují, mají nyní šanci dosáhnout nadměrných výnosů. Některé z výše zmíněných fúzních společností jsou stále za skromné ​​ceny. Někteří investoři se samozřejmě mohou potýkat s potenciálním dopadem fúze na jejich stávající energetická portfolia, zejména pokud tato zahrnují fosilní paliva, vítr a slunce.

Říkám, že je čas konečně čelit hudbě. Vzhledem k hrozbě změny klimatu a rostoucí poptávce po energii je fúze zásadní pro dosažení čisté nuly do roku 2050. Žádná jiná technologie nemůže překonat fosilní paliva a způsobit větší propad CO₂ emisí nebo udělat více odstranit energetickou závislost na nepřátelských režimechjako Putinovo Rusko. Fusion je hra, která by mohla učinit energii skutečně místní, bezpečnou a bohatou. Představuje posun od centralizovaného, ​​autokratického energetického průmyslu k místnímu, demokratickému zásobování energií.

A fúze už není za 20 let. Jakmile bude první fúzní zařízení komerčně provozováno za rozumné náklady, přechod by mohl být rychlý. Pamatujte, že vývoj technologií za automobilem trval staletí, ale autům trvalo jen asi deset let, než nahradily koně v Londýně a New Yorku. Jakmile se objeví lepší a levnější inovace, nevyhnutelně vyhrává.

Tvrdou pravdou je, že bez zásadní změny v energetice překročíme v tomto století 1.5 °C. Doufejme, že komercializace fúze půjde rychleji než teploty.