Net Zero нуждается в слиянии. Что инвесторы должны спрашивать у лидеров?

Актуальность термоядерной энергии невозможно переоценить. 27 октября ООН предупреждал что «надежного пути к 1.5 °C не существует», а текущая политика указывает на катастрофическое потепление на 2.8 °C к 2100 году. Термоядерный синтез может быть единственным источником энергии с нулевым выбросом углерода, который может обеспечить неограниченную мощность базовой нагрузки и достаточно весь чистый водород, необходимый для обезуглероживания трудно поддающихся сокращению производств. Возможно, это единственный жизнеспособный путь к нулевым выбросам к 2050 году.

Однако есть одна проблема со слиянием. Ни одна лаборатория или компания не произвела больше энергии, чем они вложили в реакцию синтеза, не говоря уже о разработке системы, которая могла бы работать в коммерческих условиях. Понятно, что инвесторы задаются вопросом, где на самом деле находится термоядерный синтез и какие проекты могут предоставить эту многотриллионную возможность воспроизвести силу Солнца на Земле.

Как давний инвестор в области термоядерного синтеза, я хочу обсудить, почему термоядерный синтез важен, прогресс, достигнутый в этой отрасли, и вопросы, которые опытные инвесторы должны задавать компаниям, занимающимся термоядерным синтезом.

Почему слияние имеет значение

В настоящее время ни одна энергетическая технология, кроме термоядерного синтеза, не может заменить ископаемое топливо. Ничто другое, по-видимому, не способно удовлетворить растущий мировой спрос на энергию и привести в действие системы кондиционирования воздуха, опреснительные установки, электромобили, производство экологически чистого водорода и т. д. в масштабе, необходимом нам для энергетического перехода и жизни на более жаркой и сухой планете.

Нам, конечно, нужно масштабировать ветровую и солнечную энергию, но их требования к земле, погоде и хранению энергии означают, что они не могут обеспечить полный переход энергии. Ядерные установки деления также важны для Net Zero, но риски ядерных отходов, аварий и оружия ограничивают их использование.

Что касается водорода, основатель Bloomberg NEF Майкл Либрайх недавно проиллюстрировано что простая замена грязного водорода, который мы используем в производстве удобрений, химикатов и нефтепереработки, на зеленый водород в настоящее время потребует 143% установленных в мире солнечных и ветряных мощностей. Обескураживающее заявление. Это не оставит зеленого водорода ни для чего другого: ни для производства стали и алюминия, ни для балансировки электрических сетей или CO.₂ захвата и хранения, не для морских и железнодорожных перевозок. Без термоядерного синтеза просто не хватит зеленого водородного сырья.

Инсайдеры отрасли считают, что к 2050 году термоядерные установки смогут поставлять от 18% до 44% мировой энергии. Таким образом, Fusion представляет собой одну из самых колоссальных инвестиционных возможностей нашего времени. Как только он будет запущен в коммерческую эксплуатацию, термоядерный синтез заменит большую часть индустрии ископаемого топлива.

Лидеры Fusion

Ассоциация термоядерной промышленности отчеты что на сегодняшний день частные термоядерные компании привлекли более 4.8 миллиардов долларов США и более чем удвоили общий объем финансирования отрасли в прошлом году. Несколько лидеров добились такого технического прогресса, что можно предположить, что они выведут на рынок коммерческий термоядерный синтез в 2030-х годах. В список входят General Fusion (в котором я являюсь инвестором), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics и First Light.

Каждая из этих термоядерных компаний намерена открыть демонстрационную установку ко второй половине этого десятилетия. Они докажут, может ли их технология работать в масштабе и производить чистую электроэнергию.

Подстановочным знаком является Китай, который работает над собственной термоядерной технологией. По понятным причинам западные правительства предпочли бы не зависеть от Китая в отношении этой важнейшей технологии. Существует также ИТЭР, международный, финансируемый государством термоядерный проект на юге Франции, который надеется, обеспечить термоядерную энергию к 2045 году.

Вопросы, которые инвесторы должны задать компаниям по производству сплавов

Задача состоит не только в том, чтобы производить чистую электроэнергию, но и в том, чтобы сделать это коммерчески выгодным способом. Требуется огромное давление и высокая температура, чтобы сплавить атомы водорода вместе, чтобы сформировать более тяжелое ядро, высвобождая энергию. На солнце гравитация создает достаточную силу, чтобы обеспечить реакцию. На Земле термоядерные установки должны достигать температуры свыше 100 миллионов градусов Цельсия, чтобы воспроизвести эти условия. Это трудно поддерживать и тяжело для оборудования.

Лидеры либо решили, либо преодолевают оставшиеся барьеры на пути термоядерного синтеза на Земле. Заинтересованные инвесторы, которым интересно, какой термоядерный проект поддержать, должны задать следующие вопросы:

1. Насколько долговечна машина? Нейтроны, образующиеся в результате реакции синтеза, ударяются о металлическую стенку реактора. Причинение образование пузырей, химическая эрозия и загрязнение, что в конечном итоге приводит к выходу машины из строя. Это называется «проблемой первой стены». Одним из решений является использование стенки из жидкого металла, которая окружает место реакции синтеза и защищает машину. Другой подход состоит в том, чтобы ввести топливо, производящее меньше нейтронов. К ним относятся протонно-борное топливо, для синтеза которого требуются еще более высокие температуры, и дейтерий-гелий-3, который не встречается в природе на Земле.

2. Насколько много топлива? Смесь двух изотопов водорода, дейтерия и трития, подпитывает большинство термоядерных реакций. Дейтерий легко получают из морской воды. С другой стороны, тритий необходимо производить. У некоторых скептиков есть предупреждал что «ядерный синтез уже сталкивается с топливным кризисом». Это не так. Лидеры решили эту проблему, интегрировав производство трития в реакцию синтеза. Один из способов - использовать стенку из жидкого металла (свинца и лития), которая непосредственно контактирует с термоядерной плазмой и производит тритиевое топливо для термоядерной машины. Также разрабатываются литиевые методы воспроизводства трития вне реактора.

3. Насколько эффективно преобразование энергии? В некоторых машинах стенка из жидкого металла поглощает тепло за счет прямого контакта с реакцией плавления. Жидкий металл проходит через теплообменник, производя пар, который приводит в действие турбину и вырабатывает электроэнергию, как это делают большинство традиционных электростанций. Другой многообещающий подход заключается в том, чтобы улавливать электричество непосредственно из электромагнитных полей, генерируемых в реакции синтеза.

4. Какие дополнительные системные сложности могут помешать своевременному развертыванию? Некоторые термоядерные компании стремятся использовать проверенные технологии для периферии своих систем, в то время как другие рассчитывают на прорыв в области передовых лазеров, материалов и сверхпроводников. Они обсуждаются в некоторых увлекательных статьях в рецензируемых журналах, и это вызывает беспокойство. Они многообещающие, но непроверенные. Напомним, когда Tesla представила свои первые автомобили, практически все технологии были проверены. Инвесторам в области Fusion необходимо различать теоретические системы и те, в которых используются важные компоненты, проверенные в реальных условиях.

5. Каково положение демонстрационной установки и стратегии коммерциализации? Лучшие претенденты добились синтеза в лаборатории и доказали свои основные технологии и отдельные компоненты на испытательных стендах. Теперь им нужно доказать, что вся система может работать на демонстрационном заводе в масштабе — отсюда и капиталоемкость. Ведущие термоядерные предприятия начинают дополнять свою основную команду специалистов термоядерных лабораторий и докторов наук инженерной командой, которая знает, как построить силовую установку. Этот переход от лаборатории к реальному приложению — немалый подвиг. Мы даже начинаем видеть, как термоядерные компании нанимают сотрудников по развитию бизнеса и продают права на первую коммерческую установку.

6. Какой будет размер? Ведущие термоядерные компании работают над установками мощностью от 50 мегаватт (МВт) до 500 МВт. Размер машины имеет решающее значение, поскольку он влияет на первоначальные инвестиционные затраты. Меньшие по размеру модульные машины упростят для отдельных коммунальных служб принятие инвестиционных решений для коммерческой установки. Размер также влияет на то, можно ли использовать термоядерные установки для таких приложений, как морские перевозки и другие приложения с низким энергопотреблением.

7. И последнее, но не менее важное: какова прогнозируемая стоимость МВтч (мегаватт-часа)? Компании Fusion напрямую конкурируют с угольными и газовыми электростанциями, которые обеспечивают базовую энергию во всем мире. Таким образом, приведенная стоимость энергии (LCOE) должна быть конкурентоспособной по сравнению с углем, который, по мнению консалтинговой фирмы Lazard, диапазоны от 65 долларов США за МВтч в самых грязных условиях до 152 долларов США за МВтч с интегрированным улавливанием углерода на 90%. Термоядерные установки, в которых используются дорогостоящие мощные лазеры или сверхпроводящие магниты из редких материалов, могут бороться с этим LCOE. Конечно, стоимость этих компонентов со временем снизится. Термоядерные установки, использующие механическое сжатие (похожее на поршни в дизельном двигателе) или кинетические ускорители (по сути, газовая пушка), вероятно, будут иметь ценовое преимущество в течение следующих нескольких десятилетий.

Время встретиться с музыкой

Хотя эти остающиеся проблемы кажутся преодолимыми, вопрос Несколько лет назад я спросил: у кого хватит смелости финансировать демонстрационные заводы и продвигать термоядерный синтез на рынок?

Инвесторы, которые переезжают сейчас, имеют шанс получить огромную прибыль. Цены на некоторые из вышеупомянутых термоядерных компаний по-прежнему скромны. Конечно, некоторые инвесторы могут столкнуться с потенциальным влиянием термоядерного синтеза на их существующие энергетические портфели, особенно если они включают ископаемое топливо, ветер и солнечную энергию.

Я говорю, что пришло время, наконец, взглянуть в лицо музыке. Учитывая угрозу изменения климата и растущий спрос на энергию, термоядерный синтез имеет решающее значение для достижения Net Zero к 2050 году. Никакая другая технология не может превзойти ископаемое топливо и сократить выбросы CO.₂ выбросов или сделать больше, чтобы устранить энергетическую зависимость от враждебных режимов, как путинская Россия. Fusion меняет правила игры и может сделать энергию по-настоящему локальной, надежной и доступной. Это предвещает переход от централизованной автократической энергетической отрасли к локальному демократическому энергоснабжению.

И до синтеза уже не 20 лет. Как только первая термоядерная установка будет запущена в коммерческую эксплуатацию по разумной цене, переход может быть быстрым. Помните, что на разработку технологий, лежащих в основе автомобиля, ушли столетия, но автомобилям потребовалось всего около десяти лет, чтобы заменить лошадей в Лондоне и Нью-Йорке. Как только появляется лучшая и более дешевая инновация, она неизбежно выигрывает.

Жестокая правда заключается в том, что без революционных инноваций в энергетике в этом столетии температура превысит 1.5°C. Будем надеяться, что коммерциализация термоядерного синтеза будет развиваться быстрее, чем температура.