شبكة الصفر يحتاج فيوجن. ما الذي يجب أن يسأله المستثمرون الأوائل؟

لا يمكن المبالغة في الإلحاح لطاقة الاندماج. في 27 أكتوبر ، الأمم المتحدة حذر أنه لا يوجد "مسار موثوق إلى 1.5 درجة مئوية في المكان" ، وتشير السياسات الحالية إلى كارثة تبلغ 2.8 درجة مئوية من الاحترار بحلول عام 2100. وقد يكون الاندماج هو مصدر الطاقة الوحيد الذي لا يحتوي على كربون والذي يمكن أن يوفر طاقة تحميل أساسية غير محدودة وما يكفي من المواد الأولية كل الهيدروجين النظيف الضروري لإزالة الكربون من الصناعات التي يصعب تخفيفها. ربما يكون المسار الوحيد القابل للتطبيق إلى صافي انبعاثات صافي الصفر بحلول عام 2050.

ومع ذلك ، هناك مشكلة واحدة تتعلق بالاندماج. لم ينتج أي مختبر أو شركة طاقة أكثر مما وضعته في تفاعل الاندماج ، ناهيك عن تطوير نظام يمكن أن يعمل في بيئة تجارية. من المفهوم أن المستثمرين يتساءلون أين يقف الاندماج بالفعل وما هي المشاريع التي يمكن أن تقدم هذه الفرصة التي تقدر بمليارات الدولارات لتكرار قوة الشمس على الأرض.

بصفتي مستثمرًا في الاندماج منذ فترة طويلة ، أريد أن أناقش سبب أهمية الاندماج ، والتقدم الذي أحرزته هذه الصناعة والأسئلة التي يجب أن يطرحها المستثمرون الأذكياء على شركات الاندماج.

لماذا فيوجن مهم

في الوقت الحاضر ، لا تظهر أي تقنية للطاقة إلى جانب الاندماج إمكانية استبدال الوقود الأحفوري. لا شيء آخر يبدو قادرًا على تلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة وتكييف الهواء ، ومحطات تحلية المياه ، والمركبات الكهربائية ، وإنتاج الهيدروجين الأخضر ، وما إلى ذلك على النطاق الذي نحتاجه لانتقال الطاقة والحياة على كوكب أكثر سخونة وجفافًا.

نحن بالطبع بحاجة إلى توسيع نطاق طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، لكن متطلبات الأرض والطقس وتخزين الطاقة تعني أنه لا يمكنهم تمكين الانتقال الكامل للطاقة. تعتبر محطات الانشطار النووي مهمة أيضًا لـ Net Zero ، لكن مخاطر النفايات النووية والحوادث والتسليح تحد من استخدامها.

بالنسبة للهيدروجين ، مؤسس بلومبرج NEF مايكل ليبرايش يتضح مؤخرا أن مجرد استبدال الهيدروجين القذر الذي نستخدمه في إنتاج الأسمدة والمواد الكيميائية وتكرير النفط بالهيدروجين الأخضر سيتطلب حاليًا 143 ٪ من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المثبتة في العالم. بيان شاق. لن يترك الهيدروجين الأخضر متاحًا لأي شيء آخر: ليس لإنتاج الفولاذ والألمنيوم ، وليس لموازنة شبكات الطاقة أو ثاني أكسيد الكربون₂ الاستيلاء والتخزين ، وليس للشحن البحري والسكك الحديدية. ببساطة لن يكون هناك ما يكفي من لقيم الهيدروجين الأخضر بدون اندماج.

يعتقد المطلعون على الصناعة أنه بحلول عام 2050 ، يمكن أن تزود مصانع الاندماج ما بين 18٪ إلى 44٪ من طاقة العالم. لذلك يمثل الانصهار واحدة من أكثر فرص الاستثمار الهائلة في عصرنا. بمجرد أن يتم تشغيله تجاريًا ، سيحل الاندماج محل معظم صناعة الوقود الأحفوري.

المتسابقون الانصهار

رابطة صناعة الانصهار تقارير أن شركات الاندماج الخاصة قد جمعت أكثر من 4.8 مليار دولار أمريكي من التمويل حتى الآن وضاعفت إجمالي تمويل الصناعة العام الماضي. لقد حقق العديد من المرشحين البارزين مثل هذا التقدم التقني الذي يجعل من المصداقية افتراض أنهم سوف يجلبون الاندماج التجاري إلى السوق في ثلاثينيات القرن الحالي. تشمل القائمة جنرال فيوجن (وأنا مستثمر فيها) ، كومنولث فيوجن سيستمز ، هيليون ، TAE Technologies ، Zap Energy ، General Atomics و First Light.

تعتزم كل من شركات الاندماج هذه فتح مصنع تجريبي بحلول النصف الثاني من هذا العقد. ستثبت هذه ما إذا كانت تقنيتها يمكن أن تعمل على نطاق واسع وتنتج صافي الكهرباء.

البدل هو الصين ، التي تعمل على تقنية الاندماج الخاصة بها. لأسباب واضحة ، تفضل الحكومات الغربية عدم الاعتماد على الصين في هذه التكنولوجيا الحاسمة. هناك أيضًا ITER ، مشروع الاندماج الدولي الممول من القطاع العام في جنوب فرنسا تأمل لتوصيل قوة الاندماج بحلول عام 2045.

الأسئلة التي يجب على المستثمرين طرحها على شركات الاندماج

لا يكمن التحدي في إنتاج الكهرباء الصافية فحسب ، بل في القيام بذلك بطريقة مجدية تجارياً. يتطلب الأمر ضغطًا وحرارة هائلين لدمج ذرات الهيدروجين معًا لتشكيل نواة أثقل ، وإطلاق طاقة. في الشمس ، توفر الجاذبية قوة كافية لتمكين التفاعل. على الأرض ، يتعين على آلات الاندماج أن تصل إلى درجات حرارة أعلى من 100 مليون درجة مئوية لتكرار تلك الظروف. هذا من الصعب الحفاظ عليه وصعب على المعدات.

المتصدرون الأوائل إما حلوا أو يعملون من خلال الحواجز المتبقية أمام الاندماج القائم على الأرض. يجب على المستثمرين المهتمين ، الذين يتساءلون عن مشروع الاندماج الذي سيتم دعمهم ، طرح الأسئلة التالية:

1. ما مدى متانة الآلة؟ اصطدمت النيوترونات المتولدة في تفاعل الاندماج بالجدار المعدني للمفاعل ، مما تسبب في ظهور تقرحات ، تآكل كيميائي وشوائب ، وفي النهاية تجعل الآلة غير صالحة للعمل. وهذا ما يسمى "مشكلة الجدار الأول". يتمثل أحد الحلول في استخدام جدار معدني سائل ، يحيط بتفاعل الاندماج ويحمي الجهاز. نهج آخر هو إدخال الوقود الذي ينتج عددًا أقل من النيوترونات. يتضمن ذلك وقود البروتون والبورون ، الذي يتطلب درجات حرارة أعلى لإنتاج الاندماج ، والديوتيريوم-الهليوم -3 ، الذي لا يحدث بشكل طبيعي على الأرض.

2. ما مدى وفرة الوقود؟ مزيج من نظيرين للهيدروجين ، الديوتيريوم والتريتيوم ، يغذي معظم تفاعلات الاندماج. يشتق الديوتيريوم بسهولة من مياه البحر. من ناحية أخرى ، يجب تصنيع التريتيوم. بعض الرافضين لديهم حذر أن "الاندماج النووي يواجه بالفعل أزمة وقود." إنه ليس كذلك. نجح المتسابقون في حل هذه المشكلة من خلال دمج إنتاج التريتيوم في تفاعل الاندماج. تتمثل إحدى الطرق في استخدام جدار معدني سائل (الرصاص والليثيوم) يتصل مباشرة بالبلازما الاندماجية وينتج وقود التريتيوم لآلة الانصهار. كما يجري تطوير طرق تعتمد على الليثيوم لتربية التريتيوم خارج المفاعل.

3. ما مدى كفاءة تحويل الطاقة؟ في بعض الآلات ، يمتص جدار المعدن السائل الحرارة عن طريق التلامس المباشر مع تفاعل الاندماج. يمر المعدن السائل من خلال مبادل حراري ، مما ينتج بخارًا يدفع التوربينات ويولد الكهرباء - كما تفعل معظم محطات توليد الطاقة التقليدية. نهج آخر واعد هو التقاط الكهرباء مباشرة من المجالات الكهرومغناطيسية المتولدة في تفاعل الاندماج.

4. ما هي تعقيدات الأنظمة الإضافية التي يمكن أن تمنع طرحها في الوقت المناسب؟ تهدف بعض شركات الاندماج إلى استخدام تقنيات مجربة لأطراف أنظمتها ، بينما يعتمد البعض الآخر على اختراقات مع الليزر والمواد والموصلات الفائقة المتقدمة. تمت مناقشتها في بعض الأوراق البحثية الرائعة في المجلات التي يراجعها الأقران ، وهذا هو مصدر القلق. إنهم واعدون لكنهم غير مثبتين. تذكر أنه عندما قدمت Tesla سياراتها الأولى ، تم إثبات كل التقنيات تقريبًا. يحتاج مستثمرو الاندماج إلى التفريق بين الأنظمة النظرية وتلك التي تستخدم الأجزاء المهمة التي تم اختبارها في ظروف العالم الحقيقي.

5. أين موقع المصنع التجريبي واستراتيجية التسويق؟ حقق كبار المتنافسين اندماجًا في المختبر وأثبتوا تقنياتهم الأساسية ومكوناتهم الفردية في ساحات الاختبار. الآن ، هم بحاجة إلى إثبات أن النظام الكامل يمكن أن يعمل في مصنع تجريبي على نطاق واسع - وبالتالي ، كثافة رأس المال. بدأت مشاريع الاندماج الرائدة في زيادة فريقها الأساسي من المتخصصين في مختبرات الاندماج والدكتوراه بفريق هندسي يعرف كيفية بناء محطة توليد الطاقة. هذا الانتقال من المختبر إلى التطبيق الواقعي ليس بالأمر الهين. حتى أننا بدأنا في رؤية شركات الاندماج تقوم بتعيين موظفين لتطوير الأعمال وتسويق حقوق أول مصنع تجاري.

6. ماذا سيكون حجم؟ تعمل شركات الاندماج الرائدة في مصانع تتراوح في حجمها من 50 ميغاواط (MW) إلى 500 ميغاواط. يعد حجم الماكينة أمرًا بالغ الأهمية لأنه يؤثر على تكلفة الاستثمار المقدمة. ستجعل الآلات المعيارية الأصغر حجمًا من السهل على المرافق الفردية اتخاذ قرارات استثمارية لمصنع تجاري. يؤثر الحجم أيضًا على ما إذا كان يمكن استخدام وحدات الاندماج في تطبيقات مثل الشحن عبر المحيطات والتطبيقات الأخرى منخفضة الطاقة.

7. أخيرًا وليس آخرًا ، ما هي التكلفة المتوقعة لكل ميغاواط ساعة (ميغاواط ساعة)؟ تتنافس شركات الاندماج بشكل مباشر مع المحطات التي تعمل بالفحم والغاز والتي توفر طاقة الحمل الأساسي في جميع أنحاء العالم. وبالتالي ، يجب أن تكون التكلفة المستوية للطاقة (LCOE) منافسة للفحم الذي ، وفقًا لشركة Lazard الاستشارية ، نطاقات من 65 دولارًا / ميجاوات ساعة في أقذرها إلى 152 دولارًا / ميجاوات ساعة مع التقاط 90٪ من الكربون. يمكن لآلات الاندماج التي تستخدم ليزرًا عالي الطاقة أو مغناطيسًا فائق التوصيل مصنوعًا من مواد نادرة أن تواجه صعوبات مع LCOE. من المؤكد أن تكاليف هذه المكونات ستنخفض في الوقت المناسب. من المحتمل أن تتمتع آلات الاندماج التي تستخدم الضغط الميكانيكي (مثل المكابس في محرك الديزل) أو المسرعات الحركية (بشكل أساسي ، مسدس يعمل بالغاز) بميزة التكلفة على مدى العقود القليلة القادمة.

الوقت لمواجهة الموسيقى

في حين يبدو أن هذه التحديات المتبقية يمكن التغلب عليها ، فإن سؤال سألت منذ سنوات ما زال: من لديه الشجاعة لتمويل المصانع التجريبية ودفع الاندماج إلى السوق؟

يتمتع المستثمرون الذين ينتقلون الآن بفرصة لكسب عوائد ضخمة. لا تزال أسعار بعض شركات الاندماج المذكورة أعلاه متواضعة. بالطبع ، قد يعاني بعض المستثمرين من التأثير المحتمل للاندماج على محافظ الطاقة الحالية ، خاصة إذا كانت تشمل الوقود الأحفوري وطاقة الرياح والطاقة الشمسية.

أقول أن الوقت قد حان لمواجهة الموسيقى أخيرًا. نظرًا لتهديد تغير المناخ والطلب المتزايد على الطاقة ، يعد الاندماج أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق صافي الصفر بحلول عام 2050. ولا يمكن لأي تقنية أخرى أن تتفوق على الوقود الأحفوري ، مما يؤدي إلى إحداث تأثير أكبر في ثاني أكسيد الكربون₂ الانبعاثات أو بذل المزيد من الجهد ل القضاء على الاعتماد على الطاقة في الأنظمة المعادية، مثل روسيا بوتين. الاندماج هو مغير اللعبة الذي يمكن أن يجعل الطاقة محلية حقًا وآمنة ووفيرة. إنه ينذر بالتحول من صناعة طاقة مركزية وأوتوقراطية إلى توفير طاقة محلي وديمقراطي.

ولم يعد الاندماج على بعد 20 عامًا. بمجرد تشغيل مصنع الاندماج الأول تجاريًا بتكلفة معقولة ، يمكن أن يكون التحول سريعًا. تذكر أن تطوير التقنيات المستخدمة في صناعة السيارات استغرق قرونًا ، لكن الأمر استغرق حوالي عقد من الزمن لاستبدال الخيول في لندن ونيويورك. بمجرد أن يكون هناك ابتكار أفضل وأرخص ، فإنه يفوز حتمًا.

الحقيقة الصعبة هي أنه بدون ابتكار متغير في الطاقة ، سوف نتخطى 1.5 درجة مئوية في هذا القرن. دعونا نأمل أن يتحرك تسويق الاندماج بسرعة أكبر من درجات الحرارة.