Net Zero Needs Fusion. Šta bi investitori trebalo da pitaju lidere?

Hitnost za fuzionom energijom ne može se precijeniti. Dana 27. oktobra, UN upozorio da "ne postoji vjerodostojan put do 1.5°C", a trenutna politika ukazuje na katastrofalnih 2.8°C zagrijavanja do 2100. Fuzija može biti jedini izvor energije bez ugljika koji može pružiti neograničenu snagu osnovnog opterećenja i dovoljno sirovina za sav čisti vodonik neophodan za dekarbonizaciju industrija koje je teško umanjiti. To je možda jedini održivi put do neto nulte emisije do 2050. godine.

Međutim, postoji jedan problem sa fuzijom. Nijedna laboratorija ili kompanija nije proizvela više energije nego što je uložila u reakciju fuzije, a kamoli razvila sistem koji bi mogao raditi u komercijalnom okruženju. Razumljivo, investitori se pitaju gdje zapravo stoji fuzija i koji projekti bi mogli pružiti ovu priliku vrijednu više triliona dolara za repliciranje moći Sunca na Zemlji.

Kao dugogodišnji investitor u fuziju, želim razgovarati o tome zašto je fuzija važna, napretku koji je ova industrija postigla i pitanjima koja bi pametni investitori trebali postavljati kompanijama za fuziju.

Zašto je fuzija važna

Trenutno, nijedna energetska tehnologija osim fuzije ne pokazuje potencijal da zamijeni fosilna goriva. Čini se da ništa drugo nije sposobno da zadovolji rastuću svjetsku potražnju za energijom i napajanje klima uređaja, postrojenja za desalinizaciju, električnih vozila, proizvodnje zelenog vodonika, itd. u obimu koji nam je potreban za energetski prijelaz i život na toplijoj i sušoj planeti.

Naravno, moramo da povećamo vetar i solarnu energiju, ali njihovi zahtevi za zemljište, vreme i skladištenje energije znače da ne mogu da omoguće potpunu tranziciju energije. Postrojenja za nuklearnu fisiju su također važna za Net Zero, ali rizici od nuklearnog otpada, nesreća i naoružanja ograničavaju njihovu upotrebu.

Što se vodonika tiče, osnivač Bloomberg NEF-a Michael Liebreich nedavno ilustrovano da bi samo zamjena prljavog vodonika koji koristimo u proizvodnji đubriva, hemikalija i prerade nafte zelenim vodonikom trenutno zahtijevala 143% svjetskih instaliranih solarnih i vjetroelektrana. Zastrašujuća izjava. Ne bi ostavio zeleni vodik na raspolaganju za bilo šta drugo: ne za proizvodnju čelika i aluminijuma, ne za balansne mreže ili CO₂ hvatanje i skladištenje, nije za pomorski i željeznički transport. Jednostavno neće biti dovoljno zelene sirovine vodonika bez fuzije.

Insajderi iz industrije vjeruju da bi do 2050. godine fuzijska postrojenja mogla opskrbljivati ​​od 18% do 44% svjetske energije. Fusion stoga predstavlja jednu od najkolosalnijih investicijskih prilika našeg vremena. Jednom kada bude komercijalno operativan, fuzija će zamijeniti većinu industrije fosilnih goriva.

Prednjači Fusion

Udruženje fuzione industrije izvještaja da su privatne kompanije za fuziju do danas prikupile preko 4.8 milijardi dolara sredstava i više nego udvostručile ukupna sredstva industrije prošle godine. Nekoliko lidera postiglo je takav tehnički napredak da je vjerodostojno pretpostaviti da će donijeti komercijalnu fuziju na tržište 2030-ih. Na listi se nalaze General Fusion (u kojem sam ja investitor), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics i First Light.

Svaka od ovih kompanija za fuziju namjerava otvoriti demonstracionu tvornicu do druge polovine ove decenije. To će dokazati da li njihova tehnologija može raditi u velikim količinama i proizvoditi električnu energiju.

Zamjenski znak je Kina, koja radi na vlastitoj tehnologiji fuzije. Iz očiglednih razloga, zapadne vlade radije ne bi ovisile o Kini za ovu ključnu tehnologiju. Tu je i ITER, međunarodni, javno finansiran projekat fuzije na jugu Francuske koji nada da isporuče snagu fuzije do 2045.

Pitanja za investitore koja postavljaju Fusion kompanije

Izazov je ne samo proizvesti neto električnu energiju, već to učiniti na način koji je komercijalno održiv. Potreban je ogroman pritisak i toplota da bi se atomi vodonika spojili i formirali teže jezgro, oslobađajući energiju. Na suncu gravitacija daje dovoljnu snagu da omogući reakciju. Na Zemlji, mašine za fuziju moraju dostići temperaturu više od 100° miliona C da bi ponovile te uslove. To je teško održati i teško za opremu.

Voditelji su ili riješili preostale barijere zemaljskoj fuziji ili rade na tome. Zainteresovani investitori, koji se pitaju koji projekat fuzije da podrže, treba da postave sledeća pitanja:

1. Koliko je izdržljiva mašina? Neutroni nastali u reakciji fuzije udaraju u metalni zid reaktora, izazivajući stvaranje mjehura, hemijsku eroziju i nečistoće, i na kraju čini mašinu neupotrebljivom. Ovo se zove "problem prvog zida". Jedno rješenje je korištenje tekućeg metalnog zida, koji okružuje reakciju fuzije i štiti mašinu. Drugi pristup je uvođenje goriva koja proizvode manje neutrona. To uključuje proton-bor gorivo, koje zahtijeva još više temperature za proizvodnju fuzije, i deuterijum-helijum-3, koji se prirodno ne pojavljuje na Zemlji.

2. Koliko ima goriva? Mješavina dva izotopa vodika, deuterijuma i tricijuma, pokreće većinu fuzijskih reakcija. Deuterijum se lako dobija iz morske vode. Tricijum se, s druge strane, mora proizvoditi. Neki protivnici imaju upozorio da se "Nuklearna fuzija već suočava s krizom goriva." Nije. Prednjači su riješili ovaj problem integracijom proizvodnje tritijuma u reakciju fuzije. Jedan od načina je da se koristi zid od tekućeg metala (olovo-litijum) koji direktno dolazi u kontakt sa fuzionom plazmom i proizvodi tricijumsko gorivo za mašinu za fuziju. Metode uzgoja tricijuma izvan reaktora zasnovane na litiju su također u razvoju.

3. Koliko je efikasna konverzija energije? U nekim mašinama, zid tečnog metala apsorbuje toplotu direktnim kontaktom sa reakcijom fuzije. Tečni metal prolazi kroz izmjenjivač topline, proizvodeći paru koja će pokretati turbinu i proizvoditi električnu energiju – kao što to čini većina tradicionalnih elektrana. Drugi obećavajući pristup je hvatanje električne energije direktno iz elektromagnetnih polja nastalih u reakciji fuzije.

4. Koje dodatne složenosti sistema mogu spriječiti pravovremeno uvođenje? Neke kompanije za fuziju imaju za cilj da koriste dokazane tehnologije za periferiju svojih sistema, dok druge računaju na proboje sa naprednim laserima, materijalima i supravodnicima. O tome se raspravlja u nekim fascinantnim radovima u recenziranim časopisima, i to je briga. Obećavajuće, ali nedokazane. Podsjetimo, kada je Tesla predstavio svoje prve automobile, praktično je sva tehnologija bila dokazana. Investitori u fuziju moraju napraviti razliku između teoretskih sistema i onih koji koriste kritične dijelove koji su testirani u stvarnim uvjetima.

5. Gdje se nalazi demo postrojenje i strategija komercijalizacije? Najbolji kandidati su postigli fuziju u laboratoriji i dokazali svoje osnovne tehnologije i pojedinačne komponente na testnim poljima. Sada treba da dokažu da ceo sistem može da radi u demo postrojenju u velikom obimu – dakle, kapitalni intenzitet. Vodeći poduhvati u oblasti fuzije počinju da povećavaju svoj osnovni tim stručnjaka i doktora nauka u laboratoriji za fuziju sa inženjerskim timom koji zna kako da izgradi elektranu. Ovaj prijelaz iz laboratorije u primjenu u stvarnom svijetu nije mali podvig. Čak počinjemo vidjeti da kompanije za fuziju zapošljavaju osoblje za razvoj poslovanja i prodaju prava na prvu komercijalnu tvornicu.

6. Koja će biti veličina? Vodeće kompanije za fuziju rade na postrojenjima u rasponu od 50 megavata (MW) do 500 MW. Veličina mašine je presudna jer utiče na trošak ulaganja. Manje, modularne mašine će olakšati pojedinačnim komunalnim preduzećima donošenje odluka o ulaganju u komercijalno postrojenje. Veličina također utiče na to da li se jedinice za fuziju mogu koristiti za aplikacije kao što su okeanski transport i druge aplikacije s nižom energijom.

7. Na kraju, ali ne i najmanje važno, koliki je prognozirani trošak po MWh (megavat satu)? Kompanije za fuziju se direktno nadmeću sa elektranama na ugalj i gas koje obezbeđuju energiju osnovnog opterećenja širom sveta. Stoga, nivelisani trošak energije (LCOE) treba da bude konkurentan uglju koji, prema savetodavnoj firmi Lazard, opsege sa 65 USD/MWh na najprljaviji do 152 USD/MWh sa integrisanim hvatanjem ugljika od 90%. Mašine za fuziju koje koriste skupe lasere velike snage ili supravodljive magnete napravljene od rijetkih materijala mogle bi se boriti s tim LCOE. Naravno, troškovi ovih komponenti će se s vremenom smanjiti. Mašine za fuziju koje koriste mehaničku kompresiju (slično klipovima u dizel motoru) ili kinetičke akceleratore (u osnovi, pištolj na plin) vjerovatno će imati prednost u cijeni u narednih nekoliko decenija.

Vrijeme je za suočavanje sa muzikom

Iako se ovi preostali izazovi čine premostivim, pitanje Pitao sam prije nekoliko godina: Ko ima petlje da finansira demonstraciona postrojenja i plasira fuziju na tržište?

Investitori koji se sada presele imaju šansu da zarade ogromne prinose. Neke od gore navedenih kompanija za fuziju još uvijek imaju skromne cijene. Naravno, neki investitori se mogu boriti s potencijalnim utjecajem fuzije na njihove postojeće energetske portfelje, posebno ako oni uključuju fosilna goriva, vjetar i solarnu energiju.

Kažem da je vrijeme da se konačno suočimo s muzikom. S obzirom na prijetnju klimatskih promjena i rastuću potražnju za energijom, fuzija je ključna za postizanje Net Zero do 2050. Nijedna druga tehnologija ne može nadmašiti fosilna goriva, napraviti veći udubljenje u CO₂ emisije ili učiniti više eliminirati energetsku ovisnost o neprijateljskim režimima, kao Putinova Rusija. Fusion je promjena igre koja bi mogla učiniti energiju zaista lokalnom, sigurnom i bogatom. Predstavlja pomak sa centralizirane, autokratske energetske industrije na lokaliziranu, demokratsku opskrbu energijom.

A do fuzije više nije 20 godina. Kada prvo fuzijsko postrojenje bude komercijalno operativno po razumnoj cijeni, prelazak bi mogao biti brz. Zapamtite, trebalo je stoljećima da se razviju tehnologije iza automobila, ali automobilima je bilo potrebno samo oko deset godina da zamijene konje u Londonu i New Yorku. Čim postoji bolja i jeftinija inovacija, ona neminovno pobjeđuje.

Teška istina je da ćemo bez inovacija u energetici preći 1.5°C u ovom vijeku. Nadajmo se da će se komercijalizacija fuzije kretati brže od temperatura.