Το μέλλον της καθαρής, απεριόριστης ενέργειας

Βασικά καραβάνια

• Στις 5 Δεκεμβρίου, Αμερικανοί επιστήμονες στο National Ignition Facility στην Καλιφόρνια παρήγαγαν περισσότερη ενέργεια από μια αντίδραση πυρηνικής σύντηξης από ό,τι έβαλαν σε
• Το πειραματικό αποτέλεσμα είναι μια τεράστια πυρηνική ενεργειακή ανακάλυψη σε μια αιωνόβια προσπάθεια να ξεκλειδώσει τη δύναμη του ήλιου στη γη
• Με περισσότερη έρευνα και οικονομικές επενδύσεις, οι ερευνητές πιστεύουν ότι είμαστε μέσα σε τέσσερις δεκαετίες από την παραγωγή 100% καθαρής, απεριόριστης ενέργειας

«Η Δευτέρα 5 Δεκεμβρίου 2022 ήταν μια σημαντική μέρα στην επιστήμη».

Αυτή η υποτίμηση δόθηκε από την Jill Hruby, υφυπουργό για την Εθνική Διοίκηση Πυρηνικής Ασφάλειας (NNSA), σε συνέντευξη Τύπου στις 13 Δεκεμβρίου.

Το θέμα: Ένα επίτευγμα πυρηνικής ενέργειας στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore (LLNL) National Ignition Facility (NIF) στην Καλιφόρνια.

Ο Διευθυντής Πολιτικής του Γραφείου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Λευκού Οίκου, Δρ. Arata Prabhakar, προανήγγειλε το επίτευγμα ως «επιστημονικό ορόσημο» και ένα «μηχανολογικό θαύμα που δεν το πιστεύει κανείς».

«Αυτή η δυαδικότητα της προώθησης της έρευνας, της οικοδόμησης πολύπλοκων μηχανικών συστημάτων, και των δύο πλευρών που μαθαίνουν η μία από την άλλη, έτσι κάνουμε πραγματικά μεγάλα, δύσκολα πράγματα και αυτό είναι απλώς ένα όμορφο παράδειγμα», πρόσθεσε.

Το καθαρό ενεργειακό κέρδος από την αντίδραση σύντηξης είναι το πρώτο στην ανθρώπινη ιστορία. Ενώ περισσότερη έρευνα (α παρτίδα περισσότερη έρευνα) απαιτείται για να γίνει η τεχνολογία αναπαραγόμενη, επεκτάσιμη και πιο αποτελεσματική, είναι ένα ουσιαστικό βήμα στην πορεία προς την καθαρή ενέργεια.

Και για τους επενδυτές, αυτό αντιπροσωπεύει δεκαετίες ευκαιριών ώριμων για το μάδημα.

Τι είναι η πυρηνική σύντηξη;

Η πυρηνική σύντηξη περιλαμβάνει το συνδυασμό ατόμων σε ένα ενιαίο, μεγαλύτερο άτομο. Η διαδικασία παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας και είναι η βασική αντίδραση που οδηγεί τον ήλιο μας.

Η πυρηνική σύντηξη διαφέρει από την πυρηνική σχάση, τη διαδικασία που χρησιμοποιείται στους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η σχάση διασπά τα άτομα, αντί να τα συνδυάζει, δημιουργώντας επικίνδυνα ραδιενεργά απόβλητα στη διαδικασία.

Αντίθετα, η πυρηνική σύντηξη είναι πολύ πιο αποτελεσματική, δεν παράγει σχεδόν καθόλου απόβλητα και αποβάλλει άτομα υδρογόνου που είναι άμεσα διαθέσιμα στο θαλασσινό νερό, αντί ραδιενεργών υλικών που είναι θαμμένα στο έδαφος. Αυτό το καθιστά τον ιδανικό υποψήφιο για την τροφοδοσία των πάντων, από σπίτια έως εργοστάσια κατασκευής…αν μπορούσε να κλιμακωθεί.

Από τότε που ανακαλύφθηκε η σύντηξη πριν από έναν αιώνα, οι επιστήμονες αγωνίστηκαν για να ξεκλειδώσουν και να αντιγράψουν τη μηχανική σε ένα εργαστήριο. Αλλά η εκτέλεση μιας αντίδρασης σύντηξης που απαιτεί λιγότερη ενέργεια από αυτή που εκπέμπει, μια διαδικασία που ονομάζεται ανάφλεξη, διέφυγε από τους επιστήμονες…

Μέχρι τώρα.

Το επίτευγμα της πυρηνικής ενέργειας με λίγα λόγια

Η ανακάλυψη πυρηνικής ενέργειας του Δεκεμβρίου συνέβη στην Εθνική Εγκατάσταση Ανάφλεξης, η οποία χρησιμοποιεί μια διαδικασία που ονομάζεται «θερμοπυρηνική αδρανειακή σύντηξη».

Ουσιαστικά, το σύμπλεγμα λέιζερ 3.5 δισεκατομμυρίων δολαρίων εκτοξεύει 192 λέιζερ σε μια μικροσκοπική κάψουλα. Η κάψουλα περιέχει δύο ισότοπα υδρογόνου που, όταν βομβαρδίζονται με ενέργεια, εξατμίζονται σχεδόν αμέσως. Η διαδικασία σύντηξης απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας.

Στο παρελθόν, η εισερχόμενη ενέργεια από τα λέιζερ υπερέβαινε κατά πολύ την ενέργεια που παράγεται από την αντίδραση σύντηξης. Αλλά στις 5 Δεκεμβρίου, οι ερευνητές δοκίμασαν κάτι νέο.

Το κέλυφος γύρω από την κάψουλα που χρησιμοποιούσαν ήταν πιο παχύ από ό,τι σε προηγούμενα πειράματα, πράγμα που σημαίνει ότι μικρά ελαττώματα επηρεάζουν λιγότερο το πείραμα. Αυτή η απλή –και απίστευτα επαναλαμβανόμενη– αλλαγή επέτρεψε να συμβεί κάτι απίστευτο.

Ο Δρ Μάρβιν Άνταμς, Αναπληρωτής Διευθυντής του NNSA για Αμυντικά Προγράμματα, περιέγραψε τη διαδικασία στη συνέντευξη Τύπου της Τρίτης. Σημείωσε ότι η διαδικασία ξεκίνησε με έναν σφαιρικό κύλινδρο που περιείχε μια μικρή κάψουλα, «περίπου τη μισή διάμετρο ενός ΒΒ».

«192 ακτίνες λέιζερ εισήλθαν από τα δύο άκρα του κυλίνδρου», είπε, «και χτύπησαν τον εσωτερικό τοίχο…. Ακτίνες Χ από τον τοίχο προσέκρουσαν στη σφαιρική κάψουλα. Το καύσιμο σύντηξης στην κάψουλα συμπιέστηκε, άρχισαν οι αντιδράσεις σύντηξης. Όλα αυτά είχαν συμβεί στο παρελθόν, 100 φορές πριν. Αλλά την περασμένη εβδομάδα, για πρώτη φορά, σχεδίασαν αυτό το πείραμα έτσι ώστε το καύσιμο σύντηξης να παραμείνει αρκετά ζεστό, αρκετά πυκνό και αρκετά στρογγυλό για αρκετό καιρό ώστε να αναφλεγεί. Και παρήγαγε περισσότερες ενέργειες από όσες είχαν εναποθέσει τα λέιζερ. Περίπου 2 megajoules μέσα, περίπου 3 megajoules έξω. Κέρδος 1.5.”

Η σημασία αυτής της σημαντικής ανακάλυψης

Ένα κέρδος 1.5 ακούγεται μικρό, και από άποψη ενέργειας, είναι. Αλλά δεν είναι το μέγεθος της αντίδρασης που έχει σημασία – είναι ότι συνέβη καθόλου.

Η ανακάλυψη της πυρηνικής σύντηξης της 5ης Δεκεμβρίου ήταν το αποκορύφωμα ενός αιώνα έρευνας, χρηματοδότησης δολαρίων και αποτυχιών. Αν και υπάρχουν πολλά βήματα μεταξύ του σήμερα και της εμπορικής βιωσιμότητας, χωρίς αυτό το βήμα, η σύντηξη ως πηγή ενέργειας δεν ήταν κάτι περισσότερο από ένα τέχνασμα επιστημονικής φαντασίας. Σήμερα, είναι μια πραγματικότητα.

Και το μακροπρόθεσμο δυναμικό ενός μέλλοντος γεμάτου σύντηξη είναι απλά συγκλονιστικό. Σε αντίθεση με τον άνθρακα και τα ορυκτά καύσιμα, οι αντιδράσεις σύντηξης δεν παράγουν εκπομπές CO2 ή άλλα υποπροϊόντα. Και δεδομένου ότι λειτουργεί με υδρογόνο, το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν, είναι ουσιαστικά απεριόριστο στις δυνατότητες παραγωγής του.

Με τόση ενέργεια, δεν θα μειώσουμε απλώς το αποτύπωμα των εκπομπών μας αλλά θα μπορούσαμε να το αντιστρέψουμε.

Η απεριόριστη ισχύς θα καθιστούσε δυνατή την προώθηση όλων των ειδών των τεχνολογιών ταχύτερα, φθηνότερα και καθαρότερα, από λύσεις κλιματικής αλλαγής έως καλύτερους φορητούς υπολογιστές.

Η ενέργεια σύντηξης θα μπορούσε να ανακουφίσει τις διακοπές ρεύματος, τις μονάδες επεξεργασίας νερού και να μας βοηθήσει να ανακαλύψουμε καλύτερους τρόπους για την ανακύκλωση και την απόρριψη των σκουπιδιών.

Οι νέες τεχνολογίες θα μπορούσαν να τραβήξουν το CO2 από την ατμόσφαιρα σε κλίμακα, μετριάζοντας την κλιματική αλλαγή και μειώνοντας τις ανθρώπινες απώλειες που προκαλούνται από τη ρύπανση.

Η τεχνολογία των μπαταριών θα μπορούσε να προχωρήσει, επιτρέποντας τη μαζική υιοθέτηση της παραγωγής και αποθήκευσης καθαρής ενέργειας για σπίτια, οχήματα και άλλα.

Σε μεγάλη, μακροπρόθεσμη κλίμακα, η ενέργεια σύντηξης θα μπορούσε να εξαλείψει τις εκπομπές της ανθρωπότητας, επιτρέποντας έναν πιο καθαρό, πιο πράσινο, πιο υγιή πλανήτη – για να μην αναφέρουμε, υψηλές συνθήκες διαβίωσης για όλη την ανθρωπότητα.

Αν αυτό ακούγεται λίγο ιδεαλιστικό, δεν κάνετε λάθος. Αλλά και πάλι, η προοπτική της ενέργειας σύντηξης ήταν ιδεαλιστική πριν από 50 χρόνια. Αυτό το μήνα, οι επιστήμονες απέδειξαν ότι η σύντηξη είναι δυνατή. Γιατί δεν μπορούν να γίνουν πραγματικότητα και τα άλλα μακροπρόθεσμα οφέλη;

Τι σημαίνει αυτό για τους επενδυτές;

Αλλά προτού γίνει πραγματικότητα ένα μέλλον σύντηξης, ο ενεργειακός χώρος απαιτεί περισσότερη έρευνα και καινοτομία – πολλές από αυτές.

Ο χρόνος και η τεχνολογία είναι το κλειδί

Η συνέντευξη Τύπου αποκάλυψε ότι η συστοιχία λέιζερ που τροφοδότησε την ανακάλυψη της πυρηνικής ενέργειας βασίζεται σε τεχνολογία 40 ετών. Όχι μόνο τα σύγχρονα λέιζερ είναι πιο ισχυρά, είναι επίσης πιο αποτελεσματικά – που σημαίνει ότι τα μεγαλύτερα κέρδη ενέργειας σύντηξης βρίσκονται ακριβώς στη γωνία.

Ο διευθυντής του LLNL, Δρ. Kim Budil, φρόντισε να υπενθυμίσει στους δημοσιογράφους και στους επενδυτές ότι η σύντηξη δεν απέχει τέσσερις εβδομάδες ή ακόμη και τέσσερα χρόνια. Η διαδικασία θα πάρει χρόνο.

«Υπάρχουν πολύ σημαντικά εμπόδια, όχι μόνο στην επιστήμη, αλλά στην τεχνολογία», είπε. «Αυτή είναι μια αναφλεγόμενη κάψουλα μια φορά και για να πραγματοποιήσετε εμπορική ενέργεια σύντηξης, πρέπει να κάνετε πολλά πράγματα. Πρέπει να είστε σε θέση να παράγετε πολλά, πολλά συμβάντα ανάφλεξης σύντηξης ανά λεπτό και πρέπει να έχετε ένα ισχυρό σύστημα οδηγών για να το επιτρέψετε».

Ωστόσο, είναι επίσης αισιόδοξη από ό,τι ένα μέλλον που βασίζεται στη σύντηξη είναι αντιληπτό.

«[Είναι] μάλλον όχι πέντε δεκαετίες [μακριά], αυτό που λέγαμε παλιά», πρόσθεσε. «Νομίζω ότι περνάει στο προσκήνιο. Με μερικές δεκαετίες έρευνας και επενδύσεων…θα μπορούσε να μας φέρει σε θέση να κατασκευάσουμε σταθμούς παραγωγής ενέργειας».

Οι χρηματοοικονομικές επενδύσεις μπορούν να οδηγήσουν σε ταχύτερη εμπορευματοποίηση

Το LLNL βασίστηκε σε μεγάλο βαθμό σε δημόσιες επιχορηγήσεις και χρηματοδότηση για να κάνει πραγματικότητα την ανακάλυψη της πυρηνικής ενέργειας. Αλλά η υπουργός Ενέργειας των ΗΠΑ Τζένιφερ Γκράνχολμ πιστεύει ότι απαιτείται τόσο η ιδιωτική όσο και η δημόσια έρευνα για να πραγματοποιηθεί η σύντηξη.

«Γνωρίζουμε ότι υπήρξε τεράστιο ενδιαφέρον μεταξύ της κοινότητας ιδιωτικής χρηματοδότησης…και το ενθαρρύνουμε», είπε στη συνέντευξη Τύπου της Τρίτης. «Αυτό δείχνει ότι μπορεί να γίνει, κάτι που ήταν πάντα ένα ερώτημα: μπορείτε να φτάσετε εκεί;»

«Αυτό το όριο που ξεπερνιέται επιτρέπει [τους επιστήμονες] να αρχίσουν να εργάζονται σε καλύτερα λέιζερ, πιο αποτελεσματικά λέιζερ, σε καλύτερες κάψουλες συγκράτησης κ.λπ.

Ευτυχώς, ο ιδιωτικός τομέας επιταχύνεται. Ο Kim Budil σημείωσε ότι πολλές ιδιωτικές εταιρείες διερευνούν την παραγωγή αδρανειακής σύντηξης μαζί με την ξαδέρφη της, τη μαγνητική σύντηξη. (Η μαγνητική σύντηξη χρησιμοποιεί ένα tokamak, μια συσκευή σε σχήμα ντόνατ που χρησιμοποιεί ισχυρούς μαγνήτες για να περιορίσει το πλάσμα σε ένα συγκεκριμένο σχήμα.)

Ο Budil πιστεύει ότι, μεταξύ της μαγνητικής σύντηξης που είναι «λίγο μπροστά» και της πρωτοποριακής ανάφλεξης αυτού του μήνα, το να έχουμε το τρέχον τεχνολογικό «χαρτοφυλάκιο προσεγγίσεων είναι πραγματικά ένα εξαιρετικό μέρος για να βρίσκεσαι».

Πρόσθεσε, «Αυτές οι κοινότητες θα τρέφονται η μία από την άλλη, θα μάθουμε, θα συνεχίσουμε να προχωράμε στον τομέα και πολλές τεχνολογίες θα αναπτυχθούν και από τα δύο πεδία εκτός από ένα μονοπάτι προς μια μονάδα παραγωγής ενέργειας σύντηξης».

Αξιοποιώντας την ανακάλυψη της πυρηνικής σύντηξης

Κατά τη διάρκεια της συνέντευξης Τύπου, ο Arata Prabhakar μοιράστηκε μια στιγμή σκέψης με το κοινό.

«Σκέφτομαι επίσης πόσο μακρύ μπορεί να είναι το ταξίδι από το να γνωρίζεις μέχρι να κάνεις», είπε. «Επειδή έχει περάσει ένας αιώνας από τότε που καταλάβαμε ότι ήταν σύντηξη [που τροφοδοτούσε τα αστέρια]. Και σε αυτόν τον αιώνα, χρειάστηκαν τόσες πολλές διαφορετικές προόδους που τελικά συνήλθαν σε σημείο που θα μπορούσαμε να αναπαράγουμε αυτή τη δραστηριότητα σύντηξης με αυτόν τον ελεγχόμενο τρόπο σε ένα εργαστήριο».

Ο χρόνος – ακόμη και σε κλίμακα δεκαετιών – είναι μια έννοια που είναι εξοικειωμένη με τους επενδυτές. Χρειάζεται χρόνος για να κερδίσετε χρήματα, να επενδύσετε χρήματα και να δείτε αποτελέσματα από αυτές τις επενδύσεις.

Εάν η πυρηνική σύντηξη μπορεί να γίνει εμπορική κλίμακα, αντιπροσωπεύει απεριόριστη ενέργεια για την ανθρωπότητα – και τεράστιες δυνατότητες κερδών για τους επενδυτές που έμειναν εκεί.

Το Q.ai είναι εδώ για να σας βοηθήσει να επενδύσετε σε αυτό το μέλλον και σε αυτό το δυναμικό κερδών.

Με μας Κιτ καθαρής τεχνολογίας, η τεχνητή νοημοσύνη μας συγκεντρώνει τις καλύτερες καινοτομίες πράσινης ενέργειας εκεί έξω. Η επένδυση σε αυτό το κιτ είναι ένας γρήγορος και εύκολος τρόπος για να βάλετε τα χρήματά σας στη δημιουργία ενός καλύτερου μέλλοντος – και ελπίζουμε να δημιουργήσετε κάποιες αποδόσεις στη διαδικασία.

Η επένδυση γίνεται εύκολη, έξυπνη και πράσινη.

Και όπως είπε ο διευθυντής του LLNL Kim Budil την Τρίτη, «Οι επιστημονικές και τεχνολογικές προκλήσεις στην πορεία προς την ενέργεια σύντηξης είναι τρομακτικές, αλλά το να κάνουμε το φαινομενικά αδύνατο, δυνατό είναι όταν είμαστε στα καλύτερά μας».

Κατεβάστε το Q.ai σήμερα για πρόσβαση σε επενδυτικές στρατηγικές που βασίζονται σε τεχνητή νοημοσύνη.