Net Zero Needs Fusion. מה משקיעים צריכים לשאול את המובילים?

אי אפשר להפריז בדחיפות של אנרגיית היתוך. ב-27 באוקטובר, האו"ם מוזהר ש"אין מסלול אמין ל-1.5 מעלות צלזיוס במקום", והמדיניות הנוכחית מצביעה על התחממות קטסטרופלית של 2.8 מעלות צלזיוס עד שנת 2100. היתוך עשוי להיות מקור האנרגיה האפס-פחמן היחיד שיכול לספק כוח עומס בסיס בלתי מוגבל ומספיק חומרי גלם עבור כל המימן הנקי הדרוש לשחרור פחמן של תעשיות שקשה להפחית אותן. זה אולי הדרך הקיימא היחידה לפליטות נטו אפס עד 2050.

עם זאת, יש בעיה אחת עם היתוך. אף מעבדה או חברה לא ייצרו יותר אנרגיה ממה שהם השקיעו בתגובת היתוך, שלא לדבר על פיתחה מערכת שיכולה לעבוד בסביבה מסחרית. מובן, משקיעים תוהים היכן באמת עומד ההיתוך ואילו פרויקטים יכולים לספק את ההזדמנות הזו של מיליארדי דולרים לשכפל את כוחה של השמש על פני כדור הארץ.

כמשקיע היתוך ותיק, אני רוצה לדון מדוע היתוך חשוב, ההתקדמות שעשתה התעשייה הזו והשאלות שמשקיעים מנוסים צריכים לשאול חברות היתוך.

למה היתוך חשוב

נכון לעכשיו, שום טכנולוגיית אנרגיה מלבד היתוך לא מראה פוטנציאל להחליף דלק מאובנים. שום דבר אחר לא נראה מסוגל לספק את הדרישה ההולכת וגוברת של העולם לאנרגיה ולהזנת מיזוג אוויר, מתקני התפלה, כלי רכב חשמליים, ייצור מימן ירוק וכו' בקנה מידה שאנו צריכים למעבר האנרגיה והחיים על כוכב לכת חם ויבש יותר.

אנחנו כמובן צריכים לשנות את קנה המידה של הרוח והשמש, אבל דרישות האדמה, מזג האוויר ואחסון האנרגיה שלהם אומרות שהם לא יכולים לאפשר מעבר אנרגיה מלא. מפעלי ביקוע גרעיני חשובים גם עבור Net Zero, אך הסיכונים של פסולת גרעינית, תאונות ונשק מגבילים את השימוש בהם.

באשר למימן, מייסד בלומברג NEF מייקל ליברייך מאויר לאחרונה שעצם החלפת המימן המלוכלך שאנו משתמשים בייצור של דשנים, כימיקלים וזיקוק נפט במימן ירוק ידרוש כיום 143% מיכולת השמש והרוח המותקנת בעולם. אמירה מרתיעה. זה לא ישאיר מימן ירוק זמין לשום דבר אחר: לא לייצור פלדה ואלומיניום, לא לאיזון רשתות חשמל או CO₂ לכידה ואחסון, לא עבור שילוח ימי ומסילות רכבת. פשוט לא יהיה מספיק מימן ירוק ללא היתוך.

מקורבים בתעשייה מאמינים שעד 2050, מפעלי היתוך יוכלו לספק בין 18% ל-44% מהאנרגיה בעולם. לפיכך, פיוז'ן מייצגת את אחת מהזדמנויות ההשקעה האדירות ביותר של זמננו. ברגע שהוא יפעל מסחרית, היתוך יחליף את רוב תעשיית הדלקים המאובנים.

The Fusion Frontrunners

איגוד תעשיית הפיוז'ן דיווחים שחברות היתוך פרטיות גייסו עד היום למעלה מ-4.8 מיליארד דולר במימון ויותר מהכפילו את סך המימון של התעשייה בשנה שעברה. כמה מנהיגים מובילים עשו התקדמות טכנית כל כך עד שאמין להניח שהם יביאו לשוק היתוך מסחרי בשנות ה-2030. הרשימה כוללת את General Fusion (בה אני משקיע), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics ו-First Light.

כל אחת מחברות ההיתוך הללו מתכוונת לפתוח מפעל הדגמה עד המחצית השנייה של העשור הזה. אלה יוכיחו אם הטכנולוגיה שלהם יכולה לעבוד בקנה מידה ולייצר חשמל נטו.

התו הכללי הוא סין, שעובדת על טכנולוגיית היתוך משלה. מסיבות ברורות, ממשלות מערביות מעדיפות לא להיות תלויות בסין עבור הטכנולוגיה המכריעה הזו. יש גם ITER, פרויקט ההיתוך הבינלאומי הממומן על ידי הציבור בדרום צרפת מקווה לספק כוח היתוך עד 2045.

השאלות שישאלו משקיעים חברות פיוז'ן

האתגר הוא לא רק לייצר חשמל נטו, אלא לעשות זאת בצורה שהיא משתלמת מבחינה מסחרית. נדרש לחץ וחום עצומים כדי למזג אטומי מימן יחד כדי ליצור גרעין כבד יותר, המשחרר אנרגיה. בשמש, כוח הכבידה מספק מספיק כוח כדי לאפשר את התגובה. על כדור הארץ, מכונות היתוך צריכות לפגוע בטמפרטורות של למעלה מ-100 מעלות מיליון צלזיוס כדי לשחזר את התנאים הללו. זה קשה לקיים וקשה על הציוד.

המובילים פתרו או עובדים דרך המחסומים הנותרים להיתוך מבוסס כדור הארץ. משקיעים מעוניינים, התוהים באיזה פרויקט היתוך לתמוך, צריכים לשאול את השאלות הבאות:

1. עד כמה המכונה עמידה? הנייטרונים שנוצרו בתגובת היתוך פגעו בדופן המתכת של הכור, גורם שלפוחיות, שחיקה כימית וזיהומים, ובסופו של דבר הפיכת המכונה לבלתי פעילה. זה נקרא "בעיית הקיר הראשון". פתרון אחד הוא שימוש בקיר מתכת נוזלי, המקיף את תגובת ההיתוך ומגן על המכונה. גישה נוספת היא הכנסת דלקים שמייצרים פחות נויטרונים. אלה כוללים דלק פרוטון-בורון, שדורש טמפרטורות גבוהות עוד יותר כדי לייצר היתוך, ודוטריום-הליום-3, שאינו מתרחש באופן טבעי על פני כדור הארץ.

2. כמה הדלק נמצא בשפע? תערובת של שני איזוטופי מימן, דאוטריום וטריטיום, מעוררת את רוב תגובות ההיתוך. דיוטריום מופק בקלות ממי ים. טריטיום, לעומת זאת, חייב להיות מיוצר. יש כאלה שלא אומרים מוזהר כי "היתוך גרעיני כבר עומד בפני משבר דלק." זה לא. מובילים פתרו בעיה זו על ידי שילוב ייצור טריטיום בתגובת ההיתוך. אחת הדרכים היא להשתמש בדופן מתכת נוזלית (עופרת-ליתיום) המתקשרת ישירות עם פלזמת היתוך ומייצרת את דלק הטריטיום עבור מכונת היתוך. שיטות מבוססות ליתיום לגידול טריטיום מחוץ לכור נמצאות גם הן בפיתוח.

3. עד כמה המרת האנרגיה יעילה? במכונות מסוימות, דופן המתכת הנוזלית סופגת חום באמצעות מגע ישיר עם תגובת ההיתוך. המתכת הנוזלית עוברת דרך מחליף חום, מייצרת קיטור שיניע טורבינה וייצר חשמל - כפי שעושים רוב תחנות הכוח המסורתיות. גישה מבטיחה נוספת היא לכידת חשמל ישירות מהשדות האלקטרו-מגנטיים הנוצרים בתגובת היתוך.

4. אילו מורכבויות מערכות נוספות עשויות למנוע הפעלה בזמן? חברות היתוך מסוימות שואפות להשתמש בטכנולוגיות מוכחות עבור הפריפריה של המערכות שלהן, בעוד שאחרות סומכות על פריצות דרך עם לייזרים, חומרים ומוליכי-על מתקדמים. אלה נדונים בכמה מאמרים מרתקים בכתבי עת שנבדקו עמיתים, וזו החשש. הם מבטיחים אבל לא מוכחים. נזכיר שכאשר טסלה הציגה את המכוניות הראשונות שלה, כמעט כל הטכנולוגיה הוכחה. משקיעי פיוז'ן צריכים להבדיל בין מערכות תיאורטיות לאלו המשתמשות בחלקים קריטיים שנבדקו בתנאים אמיתיים.

5. היכן עומדת מפעל ההדגמה ואסטרטגיית המסחור? המתמודדים המובילים השיגו היתוך במעבדה והוכיחו את טכנולוגיות הליבה שלהם ורכיבים בודדים בערכות בדיקה. כעת, הם צריכים להוכיח שהמערכת המלאה יכולה לעבוד במפעל הדגמה בקנה מידה - ומכאן, עוצמת ההון. מיזמי היתוך מובילים מתחילים להגדיל את צוות הליבה שלהם של מומחי מעבדות היתוך ודוקטורים עם צוות הנדסה שיודע לבנות תחנת כוח. המעבר הזה ממעבדה ליישום בעולם האמיתי אינו הישג של מה בכך. אנחנו אפילו מתחילים לראות חברות היתוך שוכרות צוות פיתוח עסקי ומשווקות את הזכויות למפעל מסחרי ראשון.

6. מה יהיה המידה? חברות ההיתוך המובילות עובדות על מפעלים בגודל שבין 50 מגה וואט (MW) ל-500 מגוואט. גודל המכונה הוא קריטי מכיוון שהוא משפיע על עלות ההשקעה מראש. מכונות קטנות יותר ומודולריות יקלו על חברות שירות בודדות לקבל החלטות השקעה עבור מפעל מסחרי. הגודל משפיע גם על האם ניתן להשתמש ביחידות היתוך עבור יישומים כמו שילוח אוקיינוס ​​ויישומים אחרים בעלי אנרגיה נמוכה יותר.

7. אחרון חביב, מהי העלות החזויה ל-MWh (מגה וואט שעה)? חברות היתוך מתחרות ישירות עם מפעלי פחם וגז המספקים אנרגיית עומס בסיסי בכל העולם. לפיכך, העלות המפולסת של האנרגיה (LCOE) צריכה להיות תחרותית עם פחם שעל פי חברת הייעוץ Lazard, טווחים מ-$65/MWh במקרה המלוכלך ביותר ל-$152/MWh עם 90% לכידת פחמן משולבת. מכונות היתוך שמשתמשות בלייזרים יקרים בעלי עוצמה גבוהה או מגנטים מוליכים-על העשויים מחומרים נדירים עלולות להיאבק ב-LCOE הזה. אמנם, העלויות של רכיבים אלו יורידו עם הזמן. למכונות היתוך שמשתמשות בדחיסה מכנית (בדומה לבוכנות במנוע דיזל) או במאיצים קינטיים (בעצם, אקדח מופעל בגז) כנראה יהיה יתרון בעלויות במהלך העשורים הקרובים.

הגיע הזמן להתמודד עם המוסיקה

בעוד שהאתגרים הנותרים הללו נראים ניתנים לפתרון, ה שאלה שאלתי לפני שנים שאריות: למי יש אומץ לממן את מפעלי ההדגמה ולדחוף את ההיתוך לשוק?

למשקיעים שעוברים דירה יש כעת סיכוי להרוויח תשואות גדולות. חלק מחברות ההיתוך הנ"ל עדיין מתומחרות בצניעות. כמובן, משקיעים מסוימים עשויים להיאבק בהשפעה הפוטנציאלית של היתוך על תיקי האנרגיה הקיימים שלהם, במיוחד אם אלה כוללים דלקים מאובנים, רוח ושמש.

אני אומר שהגיע הזמן להתמודד סוף סוף עם המוזיקה. לאור האיום של שינויי האקלים והביקוש הגובר לאנרגיה, היתוך הוא קריטי להשגת נטו אפס עד שנת 2050. שום טכנולוגיה אחרת לא יכולה להתחרות על דלקים מאובנים, לעשות חיל גדול יותר ב-CO₂ פליטות או לעשות יותר כדי לחסל את התלות האנרגטית במשטרים עוינים, כמו רוסיה של פוטין. Fusion הוא מחליף המשחקים שיכול להפוך את האנרגיה למקומית באמת, מאובטחת ושופעת. זה מבשר מעבר מתעשיית אנרגיה ריכוזית ואוטוקרטית לאספקת אנרגיה מקומית ודמוקרטית.

וההיתוך כבר לא בעוד 20 שנה. ברגע שמפעל ההיתוך הראשון יפעל מסחרית בעלות סבירה, המעבר יכול להיות מהיר. זכור, לקח מאות שנים לפתח את הטכנולוגיות מאחורי מכונית, אבל לקח למכוניות רק כעשור להחליף סוסים בלונדון ובניו יורק. ברגע שיש חידוש טוב וזול יותר, הוא מנצח בהכרח.

האמת הקשה היא שללא חידוש צעדי שינוי באנרגיה, נעבור מעבר ל-1.5 מעלות צלזיוס במאה הנוכחית. בואו נקווה שמסחור היתוך יעבור מהר יותר מהטמפרטורות.