Net Sero Needs Fusion. Beth Ddylai Buddsoddwyr Fod yn Gofyn i'r Rhedwyr Blaen?

Ni ellir gorbwysleisio'r brys am egni ymasiad. Ar Hydref 27, y Cenhedloedd Unedig Rhybuddiodd nad oes “llwybr credadwy i 1.5°C yn ei le,” ac mae polisïau cyfredol yn pwyntio at 2.8°C trychinebus o gynhesu erbyn 2100. Mae’n bosibl mai ymasiad yw’r unig ffynhonnell ynni di-garbon a all ddarparu pŵer llwyth sylfaen diderfyn a digon o borthiant ar gyfer yr holl hydrogen glân sydd ei angen i ddatgarboneiddio diwydiannau anodd eu lleihau. Efallai mai dyma’r unig lwybr ymarferol i allyriadau Net-Zero erbyn 2050.

Mae un mater gydag ymasiad, fodd bynnag. Nid oes unrhyw labordy na chwmni wedi cynhyrchu mwy o ynni nag y maent wedi ei roi mewn adwaith ymasiad, heb sôn am ddatblygu system a allai weithio mewn lleoliad masnachol. Yn ddealladwy, mae buddsoddwyr yn pendroni lle mae ymasiad mewn gwirionedd a pha brosiectau allai gyflawni ar y cyfle gwerth miliynau o ddoleri hwn i atgynhyrchu pŵer yr Haul ar y Ddaear.

Fel buddsoddwr ymasiad hir-amser, rwyf am drafod pam mae ymasiad yn bwysig, y cynnydd y mae’r diwydiant hwn wedi’i wneud a’r cwestiynau y dylai buddsoddwyr craff fod yn eu gofyn i gwmnïau ymasiad.

Pam Mae Cyfuniad o Bwys

Ar hyn o bryd, nid oes unrhyw dechnoleg ynni ar wahân i ymasiad yn dangos potensial i gymryd lle tanwyddau ffosil. Nid oes unrhyw beth arall yn ymddangos yn gallu bodloni galw cynyddol y byd am ynni a phweru aerdymheru, gweithfeydd dadsalineiddio, cerbydau trydan, cynhyrchu hydrogen gwyrdd, ac ati ar y raddfa sydd ei hangen arnom ar gyfer y trawsnewid ynni a bywyd ar blaned poethach a sychach.

Wrth gwrs mae angen i ni raddio gwynt a solar, ond mae eu gofynion storio tir, tywydd ac ynni yn golygu na allant alluogi trawsnewid ynni llawn. Mae gweithfeydd ymholltiad niwclear hefyd yn bwysig ar gyfer Sero Net, ond mae risgiau gwastraff niwclear, damweiniau ac arfau yn cyfyngu ar eu defnydd.

O ran hydrogen, sylfaenydd Bloomberg NEF, Michael Liebreich darlunio yn ddiweddar y byddai dim ond disodli'r hydrogen budr a ddefnyddiwn i gynhyrchu gwrtaith, cemegau a phuro olew â hydrogen gwyrdd ar hyn o bryd yn gofyn am 143% o gapasiti solar a gwynt gosodedig y byd. Datganiad brawychus. Byddai'n gadael dim hydrogen gwyrdd ar gael ar gyfer unrhyw beth arall: nid ar gyfer cynhyrchu dur ac alwminiwm, nid ar gyfer cydbwyso rhwydweithiau pŵer neu CO₂ dal a storio, nid ar gyfer llongau morol a rheilffordd. Yn syml, ni fydd digon o borthiant hydrogen gwyrdd heb ymasiad.

Mae mewnfudwyr diwydiant yn credu erbyn 2050, y gallai gweithfeydd ymasiad gyflenwi rhwng 18% a 44% o ynni'r byd yn unrhyw le. Mae Cyfuno felly yn cynrychioli un o gyfleoedd buddsoddi mwyaf anferth ein hoes. Unwaith y bydd yn weithredol yn fasnachol, bydd ymasiad yn disodli'r rhan fwyaf o'r diwydiant tanwydd ffosil.

The Fusion Frontruners

Cymdeithas y Diwydiant Cyfuno adroddiadau bod cwmnïau ymasiad preifat wedi codi dros $4.8 biliwn USD mewn cyllid hyd yma a mwy na dyblu cyfanswm cyllid y diwydiant y llynedd. Mae nifer o flaenwyr wedi gwneud cynnydd technegol o'r fath fel ei bod yn gredadwy i dybio y byddant yn dod ag ymasiad masnachol i'r farchnad yn y 2030au. Mae'r rhestr yn cynnwys General Fusion (yr wyf yn fuddsoddwr ynddo), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics a First Light.

Mae pob un o'r cwmnïau ymasiad hyn yn bwriadu agor ffatri arddangos erbyn ail hanner y ddegawd hon. Bydd y rhain yn profi a all eu technoleg weithio ar raddfa a chynhyrchu trydan net.

Y cerdyn gwyllt yw Tsieina, sy'n gweithio ar ei thechnoleg ymasiad ei hun. Am resymau amlwg, byddai'n well gan lywodraethau'r Gorllewin beidio â dibynnu ar China am y dechnoleg hanfodol hon. Mae yna hefyd ITER, y prosiect ymasiad rhyngwladol, a ariennir yn gyhoeddus yn ne Ffrainc sy'n gobeithio i ddarparu pŵer ymasiad erbyn 2045.

Y Cwestiynau i Fuddsoddwyr eu Gofyn i Gwmnïau Cyfuno

Yr her yw nid yn unig cynhyrchu trydan net, ond gwneud hynny mewn ffordd sy'n fasnachol hyfyw. Mae'n cymryd pwysau a gwres aruthrol i asio atomau hydrogen gyda'i gilydd i ffurfio niwclews trymach, gan ryddhau egni. Yn yr haul, mae disgyrchiant yn cyflenwi digon o rym i alluogi'r adwaith. Ar y Ddaear, mae'n rhaid i beiriannau ymasiad gyrraedd tymereddau i fyny o 100 ° miliwn C i atgynhyrchu'r amodau hynny. Mae hynny'n anodd ei gynnal ac yn galed ar yr offer.

Mae'r rhedwyr blaen naill ai wedi datrys neu'n gweithio trwy'r rhwystrau sy'n weddill i ymasiad ar y Ddaear. Dylai buddsoddwyr â diddordeb, gan feddwl tybed pa brosiect ymasiad i'w gefnogi, ofyn y cwestiynau canlynol:

1. Pa mor wydn yw'r peiriant? Mae'r niwtronau a gynhyrchir mewn adwaith ymasiad yn taro wal fetel yr adweithydd, achosi pothellu, erydiad cemegol ac amhureddau, ac yn y pen draw yn gwneud y peiriant yn anweithredol. Gelwir hyn yn “broblem wal gyntaf.” Un ateb yw defnyddio wal fetel hylifol, sy'n amgylchynu'r adwaith ymasiad ac yn amddiffyn y peiriant. Dull arall yw cyflwyno tanwyddau sy'n cynhyrchu llai o niwtronau. Mae'r rhain yn cynnwys tanwydd proton-boron, sy'n gofyn am dymheredd hyd yn oed yn uwch i gynhyrchu ymasiad, a deuterium-helium-3, nad yw'n digwydd yn naturiol ar y Ddaear.

2. Pa mor helaeth yw'r tanwydd? Cymysgedd o ddau isotop hydrogen, dewteriwm a thritiwm, sy'n tanio'r rhan fwyaf o adweithiau ymasiad. Mae Deuterium yn deillio'n hawdd o ddŵr môr. Ar y llaw arall, rhaid cynhyrchu tritiwm. Mae gan rai nad ydynt yn dweud Rhybuddiodd bod “Ymuniad Niwclear Eisoes Yn Wynebu Argyfwng Tanwydd.” Nid yw. Mae rhedwyr blaen wedi datrys y mater hwn trwy integreiddio cynhyrchu tritiwm i'r adwaith ymasiad. Un ffordd yw defnyddio wal hylif metel (plwm-lithiwm) sy'n cysylltu'n uniongyrchol â phlasma ymasiad ac yn cynhyrchu'r tanwydd tritiwm ar gyfer y peiriant ymasiad. Mae dulliau sy'n seiliedig ar lithiwm o fridio tritiwm y tu allan i'r adweithydd hefyd yn cael eu datblygu.

3. Pa mor effeithlon yw'r trosi ynni? Mewn rhai peiriannau, mae'r wal fetel hylifol yn amsugno gwres trwy gysylltiad uniongyrchol â'r adwaith ymasiad. Mae'r metel hylifol yn mynd trwy gyfnewidydd gwres, gan gynhyrchu stêm a fydd yn gyrru tyrbin ac yn cynhyrchu trydan - fel y mae'r rhan fwyaf o blanhigion pŵer traddodiadol yn ei wneud. Dull addawol arall yw dal trydan yn uniongyrchol o'r meysydd electromagnetig a gynhyrchir mewn adwaith ymasiad.

4. Pa gymhlethdodau systemau ychwanegol allai atal cyflwyniad amserol? Mae rhai cwmnïau ymasiad yn anelu at ddefnyddio technolegau profedig ar gyrion eu systemau, tra bod eraill yn cyfrif ar ddatblygiadau arloesol gyda laserau, deunyddiau ac uwch-ddargludyddion. Mae'r rhain yn cael eu trafod mewn rhai papurau hynod ddiddorol mewn cyfnodolion a adolygir gan gymheiriaid, a dyna'r pryder. Maent yn addawol ond heb eu profi. Dwyn i gof, pan gyflwynodd Tesla ei geir cyntaf, bod bron yr holl dechnoleg wedi'i phrofi. Mae angen i fuddsoddwyr Cyfuno wahaniaethu rhwng systemau damcaniaethol a'r rhai sy'n defnyddio rhannau hanfodol sydd wedi'u profi mewn amodau byd go iawn.

5. Ble mae'r offer arddangos a'r strategaeth fasnacheiddio yn sefyll? Mae'r cystadleuwyr gorau wedi cyflawni asio mewn labordy ac wedi profi eu technolegau craidd a'u cydrannau unigol mewn gwelyau prawf. Nawr, mae angen iddynt brofi y gall y system lawn weithio mewn ffatri arddangos ar raddfa fawr - felly, dwyster y cyfalaf. Mae mentrau ymasiad blaenllaw yn dechrau ychwanegu at eu tîm craidd o arbenigwyr labordy ymasiad a PhD gyda thîm peirianneg sy'n gwybod sut i adeiladu gorsaf bŵer. Nid camp fach yw'r newid hwn o raglen labordy i'r byd go iawn. Rydym hyd yn oed yn dechrau gweld cwmnïau ymasiad yn llogi staff datblygu busnes ac yn marchnata'r hawliau i safle masnachol cyntaf.

6. Beth fydd y maint? Mae'r prif gwmnïau ymasiad yn gweithio ar weithfeydd sy'n amrywio o ran maint o 50 megawat (MW) i 500 MW. Mae maint peiriant yn hanfodol oherwydd ei fod yn effeithio ar y gost buddsoddi ymlaen llaw. Bydd peiriannau modiwlaidd llai yn ei gwneud hi'n haws i gyfleustodau unigol wneud penderfyniadau buddsoddi ar gyfer gwaith masnachol. Mae maint hefyd yn effeithio a ellir defnyddio unedau ymasiad ar gyfer cymwysiadau fel llongau cefnfor a chymwysiadau ynni is eraill.

7. Yn olaf ond nid lleiaf, beth yw'r gost a ragwelir fesul MWh (awr megawat)? Mae cwmnïau ymasiad yn cystadlu'n uniongyrchol â gweithfeydd glo a nwy sy'n darparu ynni llwyth sylfaenol ledled y byd. Felly, mae angen i gost ynni wedi'i lefelu (LCOE) fod yn gystadleuol â glo sydd, yn ôl y cwmni cynghori Lazard, amrywiadau o $65/MWh ar ei fwyaf budr i $152/MWh gyda dal carbon 90% yn integredig. Gallai peiriannau ymasiad sy'n defnyddio laserau costus, pwerus neu fagnetau uwchddargludol wedi'u gwneud o ddeunyddiau prin gael trafferth gyda'r LCOE hwnnw. Wedi'i ganiatáu, bydd costau'r cydrannau hyn yn dod i lawr ymhen amser. Mae'n debyg y bydd gan beiriannau ymasiad sy'n defnyddio cywasgu mecanyddol (tebyg i pistons mewn injan diesel) neu gyflymwyr cinetig (gwn sy'n cael ei bweru gan nwy) fantais o ran cost dros yr ychydig ddegawdau nesaf.

Amser i Wynebu'r Gerddoriaeth

Er bod yr heriau hyn sy'n weddill yn ymddangos yn oresgynadwy, mae'r cwestiwn Gofynnais flynyddoedd yn ôl gweddillion: Pwy sydd â'r perfeddion i ariannu'r gweithfeydd arddangos a gwthio ymasiad i'r farchnad?

Mae gan fuddsoddwyr sy'n symud gyfle nawr i ennill elw mawr. Mae rhai o'r cwmnïau ymasiad uchod yn dal i fod â phris cymedrol. Wrth gwrs, efallai y bydd rhai buddsoddwyr yn cael trafferth gydag effaith bosibl ymasiad ar eu portffolios ynni presennol, yn enwedig os yw’r rhain yn cynnwys tanwyddau ffosil, gwynt a solar.

Rwy'n dweud ei bod hi'n bryd wynebu'r gerddoriaeth o'r diwedd. O ystyried y bygythiad o newid yn yr hinsawdd a'r galw cynyddol am ynni, mae ymasiad yn hanfodol i gyflawni Sero Net erbyn 2050. Ni all unrhyw dechnoleg arall drechu tanwydd ffosil, gwneud tolc mwy mewn CO₂ allyriadau neu wneud mwy i dileu dibyniaeth ar ynni ar gyfundrefnau gelyniaethus, fel Rwsia Putin. Cyfuno yw'r newidiwr gemau a allai wneud ynni yn wirioneddol leol, diogel a helaeth. Mae'n awgrymu symudiad o ddiwydiant ynni canolog, unbenaethol i ddarpariaeth ynni leol, ddemocrataidd.

Ac nid yw ymasiad 20 mlynedd i ffwrdd bellach. Unwaith y bydd y gwaith ymasiad cyntaf yn weithredol yn fasnachol am gost resymol, gallai'r newid fod yn gyflym. Cofiwch, fe gymerodd ganrifoedd i ddatblygu'r technolegau y tu ôl i fodur, ond dim ond tua degawd y cymerodd ceir i gymryd lle ceffylau yn Llundain a Dinas Efrog Newydd. Cyn gynted ag y bydd arloesi gwell a rhatach, mae'n anochel y bydd yn ennill.

Y gwir anodd yw, heb arloesi newid sylweddol mewn ynni, byddwn yn chwythu heibio 1.5 ° C y ganrif hon. Gobeithio y bydd masnacheiddio ymasiad yn symud yn gyflymach na'r tymereddau.