Το Net Zero Needs Fusion. Τι πρέπει να ζητούν οι επενδυτές από τους πρωτοπόρους;

Ο επείγων χαρακτήρας για την ενέργεια σύντηξης δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί. Στις 27 Οκτωβρίου ο ΟΗΕ προειδοποίησε ότι δεν υπάρχει "αξιόπιστη διαδρομή προς τους 1.5° C" και οι τρέχουσες πολιτικές υποδεικνύουν μια καταστροφική θέρμανση 2.8° C έως το 2100. Η σύντηξη μπορεί να είναι η μόνη πηγή ενέργειας μηδενικού άνθρακα που μπορεί να παρέχει απεριόριστη ισχύ βασικού φορτίου και αρκετή πρώτη ύλη για όλο το καθαρό υδρογόνο που είναι απαραίτητο για την απανθρακοποίηση των δύσκολων βιομηχανιών. Είναι ίσως ο μόνος βιώσιμος δρόμος για τις καθαρές μηδενικές εκπομπές έως το 2050.

Ωστόσο, υπάρχει ένα θέμα με τη σύντηξη. Κανένα εργαστήριο ή εταιρεία δεν έχει παραγάγει περισσότερη ενέργεια από όση έχουν βάλει σε μια αντίδραση σύντηξης, πόσο μάλλον να έχει αναπτύξει ένα σύστημα που θα μπορούσε να λειτουργήσει σε εμπορικό περιβάλλον. Όπως είναι λογικό, οι επενδυτές αναρωτιούνται πού βρίσκεται πραγματικά η σύντηξη και ποια έργα θα μπορούσαν να προσφέρουν σε αυτήν την ευκαιρία πολλών τρισεκατομμυρίων δολαρίων να αναπαραχθεί η δύναμη του Ήλιου στη Γη.

Ως μακροχρόνιος επενδυτής σύντηξης, θέλω να συζητήσω γιατί έχει σημασία η σύντηξη, την πρόοδο που έχει σημειώσει αυτή η βιομηχανία και τα ερωτήματα που πρέπει να κάνουν οι έμπειροι επενδυτές στις εταιρείες σύντηξης.

Γιατί το Fusion έχει σημασία

Επί του παρόντος, καμία ενεργειακή τεχνολογία εκτός από τη σύντηξη δεν δείχνει δυνατότητες αντικατάστασης των ορυκτών καυσίμων. Τίποτα άλλο δεν φαίνεται ικανό να ικανοποιήσει την αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας στον κόσμο και να τροφοδοτήσει τον κλιματισμό, τις μονάδες αφαλάτωσης, τα ηλεκτρικά οχήματα, την παραγωγή πράσινης υδρογόνου κ.λπ. στην κλίμακα που χρειαζόμαστε για την ενεργειακή μετάβαση και τη ζωή σε έναν πιο ζεστό και ξηρό πλανήτη.

Φυσικά πρέπει να κλιμακώσουμε τον αιολικό και τον ηλιακό, αλλά οι απαιτήσεις γης, καιρού και αποθήκευσης ενέργειας σημαίνουν ότι δεν μπορούν να επιτρέψουν μια πλήρη ενεργειακή μετάβαση. Οι πυρηνικοί σταθμοί σχάσης είναι επίσης σημαντικοί για το Net Zero, αλλά οι κίνδυνοι πυρηνικών αποβλήτων, ατυχημάτων και όπλων περιορίζουν τη χρήση τους.

Όσο για το υδρογόνο, ο ιδρυτής του Bloomberg NEF Michael Liebreich εικονογραφήθηκε πρόσφατα ότι η απλή αντικατάσταση του βρώμικου υδρογόνου που χρησιμοποιούμε στην παραγωγή λιπασμάτων, χημικών και διύλισης πετρελαίου με πράσινο υδρογόνο θα απαιτούσε επί του παρόντος το 143% της εγκατεστημένης παγκόσμιας ηλιακής και αιολικής δυναμικότητας. Μια τρομακτική δήλωση. Δεν θα άφηνε διαθέσιμο πράσινο υδρογόνο για οτιδήποτε άλλο: ούτε για παραγωγή χάλυβα και αλουμινίου, ούτε για εξισορρόπηση δικτύων ισχύος ή CO₂ σύλληψη και αποθήκευση, όχι για θαλάσσια και σιδηροδρομική ναυτιλία. Απλώς δεν θα υπάρχει αρκετή πράσινη πρώτη ύλη υδρογόνου χωρίς σύντηξη.

Οι γνώστες του κλάδου πιστεύουν ότι μέχρι το 2050, οι μονάδες σύντηξης θα μπορούσαν να παρέχουν από 18% έως 44% της παγκόσμιας ενέργειας. Επομένως, η Fusion αντιπροσωπεύει μια από τις πιο κολοσσιαίες επενδυτικές ευκαιρίες της εποχής μας. Μόλις τεθεί σε εμπορική λειτουργία, η σύντηξη θα αντικαταστήσει το μεγαλύτερο μέρος της βιομηχανίας ορυκτών καυσίμων.

The Fusion Frontrunners

Ο Σύνδεσμος Βιομηχανίας Σύντηξης εκθέσεις ότι οι ιδιωτικές εταιρείες σύντηξης έχουν συγκεντρώσει πάνω από 4.8 δισεκατομμύρια δολάρια σε χρηματοδότηση μέχρι σήμερα και υπερδιπλασίασαν τη συνολική χρηματοδότηση του κλάδου πέρυσι. Αρκετοί πρωτοπόροι έχουν σημειώσει τέτοια τεχνική πρόοδο που είναι αξιόπιστο να υποθέσουμε ότι θα φέρουν την εμπορική σύντηξη στην αγορά τη δεκαετία του 2030. Η λίστα περιλαμβάνει τις General Fusion (στην οποία είμαι επενδυτής), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics και First Light.

Κάθε μία από αυτές τις εταιρείες σύντηξης σκοπεύει να ανοίξει μια μονάδα επίδειξης μέχρι το δεύτερο μισό αυτής της δεκαετίας. Αυτά θα αποδείξουν εάν η τεχνολογία τους μπορεί να λειτουργήσει σε κλίμακα και να παράγει καθαρή ηλεκτρική ενέργεια.

Ο χαρακτήρας μπαλαντέρ είναι η Κίνα, η οποία εργάζεται στη δική της τεχνολογία σύντηξης. Για προφανείς λόγους, οι δυτικές κυβερνήσεις θα προτιμούσαν να μην εξαρτώνται από την Κίνα για αυτήν την κρίσιμη τεχνολογία. Υπάρχει επίσης το ITER, το διεθνές, δημόσια χρηματοδοτούμενο έργο σύντηξης στη νότια Γαλλία που ελπίζει για την παροχή ισχύος σύντηξης έως το 2045.

Οι ερωτήσεις που πρέπει να κάνουν οι επενδυτές στις εταιρείες Fusion

Η πρόκληση είναι όχι μόνο να παράγουμε καθαρή ηλεκτρική ενέργεια, αλλά να το κάνουμε με τρόπο που να είναι εμπορικά βιώσιμος. Χρειάζεται τεράστια πίεση και θερμότητα για τη σύντηξη ατόμων υδρογόνου για να σχηματιστεί ένας βαρύτερος πυρήνας, απελευθερώνοντας ενέργεια. Στον ήλιο, η βαρύτητα παρέχει αρκετή δύναμη για να ενεργοποιηθεί η αντίδραση. Στη Γη, οι μηχανές σύντηξης πρέπει να χτυπήσουν θερμοκρασίες άνω των 100° εκατομμυρίων C για να αντιγράψουν αυτές τις συνθήκες. Αυτό είναι δύσκολο να διατηρηθεί και σκληρό για τον εξοπλισμό.

Οι πρωτοπόροι είτε έχουν λύσει είτε εργάζονται μέσα από τα εναπομείναντα εμπόδια στη γήινη σύντηξη. Οι ενδιαφερόμενοι επενδυτές, που αναρωτιούνται ποιο έργο σύντηξης να υποστηρίξουν, θα πρέπει να υποβάλουν τις ακόλουθες ερωτήσεις:

1. Πόσο ανθεκτικό είναι το μηχάνημα; Τα νετρόνια που δημιουργούνται σε μια αντίδραση σύντηξης χτύπησαν το μεταλλικό τοίχωμα του αντιδραστήρα, προκαλώντας φουσκάλες, χημική διάβρωση και ακαθαρσίες και τελικά καθιστά το μηχάνημα εκτός λειτουργίας. Αυτό ονομάζεται «πρόβλημα του πρώτου τοίχου». Μια λύση είναι να χρησιμοποιήσετε ένα υγρό μεταλλικό τοίχωμα, το οποίο περιβάλλει την αντίδραση σύντηξης και προστατεύει το μηχάνημα. Μια άλλη προσέγγιση είναι η εισαγωγή καυσίμων που παράγουν λιγότερα νετρόνια. Αυτά περιλαμβάνουν το καύσιμο πρωτονίου-βορίου, το οποίο απαιτεί ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες για την παραγωγή σύντηξης, και το δευτέριο-ήλιο-3, το οποίο δεν υπάρχει φυσικά στη Γη.

2. Πόσο άφθονο είναι το καύσιμο; Ένα μείγμα δύο ισοτόπων υδρογόνου, του δευτερίου και του τριτίου, τροφοδοτεί τις περισσότερες αντιδράσεις σύντηξης. Το δευτέριο παράγεται εύκολα από το θαλασσινό νερό. Το τρίτιο, από την άλλη πλευρά, πρέπει να κατασκευαστεί. Κάποιοι αρνητές έχουν προειδοποίησε ότι «η πυρηνική σύντηξη αντιμετωπίζει ήδη μια κρίση καυσίμου». Δεν είναι. Οι πρωτοπόροι έχουν λύσει αυτό το πρόβλημα ενσωματώνοντας την παραγωγή τριτίου στην αντίδραση σύντηξης. Ένας τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε ένα τοίχωμα υγρού μετάλλου (μόλυβδος-λίθιο) που έρχεται σε άμεση επαφή με το πλάσμα σύντηξης και παράγει το καύσιμο τριτίου για τη μηχανή σύντηξης. Μέθοδοι με βάση το λίθιο για την αναπαραγωγή τριτίου εκτός του αντιδραστήρα βρίσκονται επίσης υπό ανάπτυξη.

3. Πόσο αποτελεσματική είναι η μετατροπή ενέργειας; Σε ορισμένες μηχανές, το υγρό μεταλλικό τοίχωμα απορροφά θερμότητα μέσω άμεσης επαφής με την αντίδραση σύντηξης. Το υγρό μέταλλο περνά μέσα από έναν εναλλάκτη θερμότητας, παράγοντας ατμό που θα κινήσει έναν στρόβιλο και θα παράγει ηλεκτρική ενέργεια - όπως κάνουν οι περισσότερες παραδοσιακές μονάδες παραγωγής ενέργειας. Μια άλλη πολλά υποσχόμενη προσέγγιση είναι η σύλληψη ηλεκτρικής ενέργειας απευθείας από τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που παράγονται σε μια αντίδραση σύντηξης.

4. Ποιες πρόσθετες πολυπλοκότητες συστημάτων θα μπορούσαν να αποτρέψουν την έγκαιρη ανάπτυξη; Ορισμένες εταιρείες σύντηξης στοχεύουν στη χρήση δοκιμασμένων τεχνολογιών για την περιφέρεια των συστημάτων τους, ενώ άλλες βασίζονται σε ανακαλύψεις με προηγμένα λέιζερ, υλικά και υπεραγωγούς. Αυτά συζητούνται σε μερικές συναρπαστικές εργασίες σε περιοδικά με κριτές και αυτό είναι το ανησυχητικό. Είναι πολλά υποσχόμενα αλλά αναπόδεικτα. Θυμηθείτε ότι όταν η Tesla παρουσίασε τα πρώτα της αυτοκίνητα, σχεδόν όλη η τεχνολογία αποδείχθηκε. Οι επενδυτές σύντηξης πρέπει να κάνουν διαφοροποίηση μεταξύ των θεωρητικών συστημάτων και εκείνων που χρησιμοποιούν κρίσιμα μέρη που έχουν δοκιμαστεί σε πραγματικές συνθήκες.

5. Πού βρίσκεται η μονάδα επίδειξης και η στρατηγική εμπορευματοποίησης; Οι κορυφαίοι υποψήφιοι έχουν επιτύχει τη σύντηξη σε εργαστήριο και έχουν αποδείξει τις βασικές τεχνολογίες και τα μεμονωμένα εξαρτήματά τους σε δοκιμαστικές κλίνες. Τώρα, πρέπει να αποδείξουν ότι το πλήρες σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σε ένα εργοστάσιο επίδειξης σε κλίμακα - ως εκ τούτου, η ένταση κεφαλαίου. Οι κορυφαίες επιχειρήσεις σύντηξης αρχίζουν να ενισχύουν τη βασική τους ομάδα ειδικών εργαστηρίων σύντηξης και διδακτόρων με μια ομάδα μηχανικών που ξέρει πώς να κατασκευάζει μια μονάδα παραγωγής ενέργειας. Αυτή η μετάβαση από το εργαστήριο στην εφαρμογή του πραγματικού κόσμου δεν είναι μικρό κατόρθωμα. Αρχίζουμε ακόμη και να βλέπουμε εταιρείες σύντηξης να προσλαμβάνουν προσωπικό ανάπτυξης επιχειρήσεων και να εμπορεύονται τα δικαιώματα για ένα πρώτο εμπορικό εργοστάσιο.

6. Ποιο θα είναι το μέγεθος; Οι κορυφαίες εταιρείες σύντηξης εργάζονται σε μονάδες με μέγεθος από 50 μεγαβάτ (MW) έως 500 MW. Το μέγεθος του μηχανήματος είναι κρίσιμο γιατί επηρεάζει το αρχικό κόστος επένδυσης. Τα μικρότερα, αρθρωτά μηχανήματα θα διευκολύνουν τις μεμονωμένες επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας να λαμβάνουν επενδυτικές αποφάσεις για μια εμπορική μονάδα. Το μέγεθος επηρεάζει επίσης εάν οι μονάδες σύντηξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εφαρμογές όπως η θαλάσσια ναυτιλία και άλλες εφαρμογές χαμηλότερης ενέργειας.

7. Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, ποιο είναι το προβλεπόμενο κόστος ανά MWh (μεγαβατώρα); Οι εταιρείες σύντηξης ανταγωνίζονται απευθείας τις μονάδες που λειτουργούν με άνθρακα και φυσικό αέριο που παρέχουν ενέργεια βασικού φορτίου σε όλο τον κόσμο. Έτσι, το ισοπεδωμένο κόστος ενέργειας (LCOE) πρέπει να είναι ανταγωνιστικό με τον άνθρακα ο οποίος, σύμφωνα με τη συμβουλευτική εταιρεία Lazard, σειρές από 65 $/MWh στα πιο βρώμικα έως 152 $/MWh με ενσωματωμένη δέσμευση άνθρακα 90%. Οι μηχανές σύντηξης που χρησιμοποιούν ακριβά, υψηλής ισχύος λέιζερ ή υπεραγώγιμους μαγνήτες από σπάνια υλικά θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν αυτό το LCOE. Βεβαίως, το κόστος αυτών των εξαρτημάτων θα μειωθεί με την πάροδο του χρόνου. Οι μηχανές σύντηξης που χρησιμοποιούν μηχανική συμπίεση (παρόμοια με τα έμβολα σε έναν κινητήρα ντίζελ) ή κινητικούς επιταχυντές (βασικά, ένα πιστόλι με αέριο) πιθανότατα θα έχουν πλεονέκτημα κόστους κατά τις επόμενες δεκαετίες.

Ώρα να αντιμετωπίσουμε τη μουσική

Ενώ αυτές οι εναπομείνασες προκλήσεις φαίνονται ανυπέρβλητες, το ερώτηση Ρώτησα πριν από χρόνια τα υπολείμματα: Ποιος έχει τα κότσια να χρηματοδοτήσει τα εργοστάσια επίδειξης και να προωθήσει τη σύντηξη στην αγορά;

Οι επενδυτές που μετακινούνται έχουν τώρα την ευκαιρία να κερδίσουν μεγάλες αποδόσεις. Ορισμένες από τις προαναφερθείσες εταιρείες σύντηξης εξακολουθούν να έχουν μέτρια τιμή. Φυσικά, ορισμένοι επενδυτές μπορεί να αντιμετωπίσουν τις πιθανές επιπτώσεις της σύντηξης στα υπάρχοντα ενεργειακά τους χαρτοφυλάκια, ιδιαίτερα εάν αυτά περιλαμβάνουν ορυκτά καύσιμα, αιολική και ηλιακή ενέργεια.

Λέω ότι ήρθε η ώρα να αντιμετωπίσω επιτέλους τη μουσική. Δεδομένης της απειλής της κλιματικής αλλαγής και της αυξανόμενης ζήτησης για ενέργεια, η σύντηξη είναι κρίσιμης σημασίας για την επίτευξη του Net Zero έως το 2050. Καμία άλλη τεχνολογία δεν μπορεί να ανταγωνιστεί τα ορυκτά καύσιμα.₂ εκπομπές ρύπων ή να κάνετε περισσότερα εξάλειψη της ενεργειακής εξάρτησης από εχθρικά καθεστώτα, όπως η Ρωσία του Πούτιν. Το Fusion είναι το gamechanger που θα μπορούσε να κάνει την ενέργεια πραγματικά τοπική, ασφαλή και άφθονη. Προμηνύει μια στροφή από μια κεντρική, αυταρχική βιομηχανία ενέργειας στην τοπική, δημοκρατική παροχή ενέργειας.

Και το fusion δεν απέχει πια 20 χρόνια. Μόλις η πρώτη μονάδα σύντηξης λειτουργήσει εμπορικά με λογικό κόστος, η μετάβαση θα μπορούσε να είναι γρήγορη. Θυμηθείτε, χρειάστηκαν αιώνες για να αναπτυχθούν οι τεχνολογίες πίσω από ένα αυτοκίνητο, αλλά χρειάστηκαν μόνο αυτοκίνητα περίπου μια δεκαετία για να αντικαταστήσουν τα άλογα στο Λονδίνο και τη Νέα Υόρκη. Από τη στιγμή που υπάρχει καλύτερη και φθηνότερη καινοτομία, αναπόφευκτα κερδίζει.

Η σκληρή αλήθεια είναι ότι χωρίς μια καινοτομία σταδιακής αλλαγής στην ενέργεια, θα ξεπεράσουμε τον 1.5°C αυτόν τον αιώνα. Ας ελπίσουμε ότι η εμπορευματοποίηση της σύντηξης θα κινηθεί πιο γρήγορα από τις θερμοκρασίες.