Существует шутка о термоядерной энергетике, которая неизменно всплывает, когда начинается обсуждение этой технологии. Она звучит так: термоядерный синтез — это энергия будущего… и так будет всегда.
Реакторы синтеза когда-нибудь смогут подарить миру дешевую, обильную энергию без выбросов углерода. Однако обещание «когда-нибудь» звучит уже довольно давно, так и не материализовавшись. Меня всегда завораживала двойственность синтеза: такое сильное возбуждение и одновременно столь глубокий скептицизм. Это, безусловно, самый большой долгосрочный риск в области энергетических технологий.
На нашей предстоящей конференции ClimateTech я буду беседовать с Даниэлем Бруннером, соучредителем и техническим директором Commonwealth Fusion Systems. Поэтому на этой неделе в рассылке мы рассмотрим роль, которую играют рискованные технологии, подобные синтезу, способные кардинально изменить ситуацию с изменением климата.
Обещания и опасности
Термоядерный синтез иногда называют «лунной» технологией: чрезвычайно амбициозная цель, которая будет трансформационной, но которую невероятно сложно реализовать технически.
Первая такая «лунная» цель, сделавшая этот термин популярным, касалась буквально Луны — президент США Джон Ф. Кеннеди в 1962 году поставил задачу высадиться на Луне до конца десятилетия. (Тот факт, что исследования в области синтеза предшествуют этой высадке, кое-что говорит о том, как долго мы ждем этого энергетического прорыва).
В реакторе синтеза атомы сталкиваются друг с другом, сливаясь и выделяя огромное количество энергии. В этом процессе используется дешевое и доступное топливо. Это могло бы обеспечить круглосуточное энергоснабжение без выбросов углерода — идеальное сочетание для борьбы с изменением климата.
Но добиться контролируемого синтеза требует решения множества научных и инженерных задач. Температура внутри реактора должна превышать 100 миллионов °C (180 миллионов °F), а компании должны использовать лазеры, сверхмощные магниты или столь же высокотехнологичные установки для удержания плазмы.
Из-за всей этой инженерной сложности некоторые аналитики предсказывают, что синтез на самом деле может оказаться не таким уж дешевым, возможно, по цене сопоставимым или чуть выше стоимости возобновляемых источников энергии. (Подробнее об этом читайте в статье Wired, вышедшей ранее в этом году). Я понимаю эту точку зрения, но, с другой стороны, прогнозисты уже более десяти лет недооценивали потенциал солнечных панелей, поэтому я пока не готов однозначно судить о конечной стоимости синтеза.
Независимо от этого, технология обладает потенциалом для кардинальных изменений. Вопрос в том, когда синтез будет готов к выходу на большую арену и будет ли это достаточно быстро, чтобы что-то предпринять в отношении изменения климата.
Путь и прогресс
Что касается перспектив синтеза, я слежу за развитием с интересом, воодушевлением и здоровой долей скептицизма. Важно заниматься рискованными технологиями, даже если шансы на успех для отдельной компании или подхода невелики.
Сейчас для синтеза наступил особенно позитивный момент, поскольку, как вы, возможно, помните, менее года назад технология пережила крупный научный прорыв. Впервые ученым из Ливерморской национальной лаборатории удалось получить от реакции синтеза больше энергии, чем было затрачено на топливо.
Таким образом, синтез достиг так называемого научного порога безубыточности — это огромная веха по любым меркам. Но, конечно, были и оговорки.
Лазеры в этом реакторе одни из самых мощных в мире, но и довольно неэффективные. В итоге из сети было потреблено больше энергии, чем произвели реакции синтеза. И большинство экспертов сходятся во мнении, что эта версия синтеза не очень практична для электростанций, по крайней мере, в ближайшей перспективе.
Хотя это была важная веха, она была скорее символической, чем практической. Примечательно, что в это же время самый крупный и известный мировой проект по синтезу находится в застое — массивное международное сотрудничество ITER (Международный экспериментальный термоядерный реактор) страдает от задержек и взрывного роста расходов. Проект находится в серьезных трудностях.
Однако на фоне медленного прогресса государственных и международных исследовательских усилий частный сектор проявил огромный интерес к термоядерной энергетике. Совокупные инвестиции достигли 6,2 млрд долларов в этом году. Инвесторы продолжают вкладывать средства в эту технологию, многие из них ссылаются на потребность в инновационных климатических технологиях и недавний прогресс в частном секторе.
Хотя ни одна частная компания, занимающаяся синтезом, еще не достигла чистого производства энергии (или, по крайней мере, об этом не объявляла), были достигнуты некоторые важные успехи. Commonwealth Fusion Systems установила рекорды по силе магнитного поля с помощью своих новых сверхпроводящих материалов — технологии, которая может стать ключом к экономически выгодному синтезу в промышленных масштабах. Другие стартапы, такие как TAE Technologies, зафиксировали температуры в 75 миллионов °C, а то и выше — еще один ключевой шаг на пути к жизнеспособным термоядерным реакторам.
Я нахожу очень вдохновляющим приток стартапов в сфере термоядерной энергетики. Эти компании ощущают острую необходимость добиться прогресса и продолжать привлекать финансирование или рисковать закрытием.
Commonwealth Fusion Systems планирует запустить свой реактор и начать производить чистую энергию примерно к 2025 году, а запустить электростанцию — в начале 2030-х. Helion Energy (которая когда-то планировала запустить производство еще в 2020 году) теперь нацелена на ввод своей станции в эксплуатацию уже к 2028 году. Компания уже заключила договор о закупке электроэнергии с Microsoft.
Но эксперты настроены скептически, как отметил мой коллега Джеймс Темпл в своем материале о заявленных сроках Helion ранее в этом году.
Потенциал и перспективы
Я бы не стал ставить на синтез судьбу планеты, но я и не думаю, что именно это сейчас происходит.
У нас уже есть технологии для немедленного решения проблемы изменения климата. В ближайшие десять лет развертывание ветряных и солнечных электростанций, электромобилей и других доступных технологий поможет нам достичь целей по сокращению выбросов.
Часто возникает опасение, что финансирование синтеза отвлечет средства от технологий, имеющих более высокую вероятность оказать влияние в краткосрочной перспективе. Но инвестиции не обязательно являются игрой с нулевой суммой. Общий объем средств сейчас кажется больше, поскольку Закон о снижении инфляции в США выделяет полтриллиона долларов на климатические технологии в течение следующего десятилетия.
Можно признать, что существующие технологии окажут наибольшее влияние в ближайшем будущем, и одновременно верить, что новые технологии, такие как аккумуляторы нового поколения, водородная энергетика для тяжелой промышленности и даже синтез, могут в будущем сыграть колоссальную роль в нашем мире. Наличие большего количества вариантов к 2030 или даже 2040 году определенно не повредит — и хотя я еще не уверен, какие именно это будут технологии, я держу глаза открытыми.
Если вам интересно узнать больше о высокорискованных, но потенциально очень прибыльных технологиях, обязательно присоединяйтесь к нам на ClimateTech на следующей неделе — еще есть время зарегистрироваться! В нашей заключительной сессии я буду общаться с экспертами по синтезу, крупномасштабному удалению углерода и электрической авиации — технологиям, которые действительно могут изменить всё. Надеюсь увидеть вас там!
Сопутствующее чтение
Вот что на самом деле означает достижение прорыва в первом реакторе синтеза для чистой энергетики.
Commonwealth Fusion Systems полагает, что их реактор может стать первым коммерчески успешным проектом в области термоядерной энергетики. Мой коллега Джеймс Темпл писал о прогрессе компании, когда она выглядела, по большей части, просто котлованом.
Helion утверждает, что до запуска их первого коммерческого реактора осталось всего пять лет, но эксперты сомневаются, что этот «лунный проект» приземлится так скоро.
MIT Technology Review освещает новости о синтезе уже более полувека. Ознакомьтесь с несколькими архивными выдержками о термоядерном синтезе.
Еще один момент
Европейская комиссия может притормозить экспорт электромобилей из Китая. Новый статус Китая как крупного экспортера автомобилей вызвал опасения в Европе, где около 6% населения континента занято в отечественной автомобильной промышленности.
Читайте больше об этой fascinating геополитике электромобилей в последней статье моего коллеги Зейи Янга. А если вы хотите узнать больше о том, как Китай смог доминировать в мире электромобилей, ознакомьтесь с его статьей за февраль.
Следим за климатом
Lego отменила планы по производству своих культовых кубиков из переработанных бутылок. По словам компании, использование этого материала требовало дополнительных этапов и больше энергии, поэтому не способствовало сокращению выбросов углерода. (BBC)
У пожарных появился новый инструмент в борьбе с лесными пожарами: ИИ. Технология может помочь обнаруживать возгорания раньше, что может иметь решающее значение, поскольку изменение климата ведет к более частым пожарам в некоторых частях мира. (Bloomberg)
Мне очень понравилось это глубокое исследование пота и того, как изменение климата выталкивает человеческое тело за пределы его возможностей. (Grist)
Проекты по долгосрочному хранению энергии получили серьезный импульс — 325 миллионов долларов от Министерства энергетики США. Этот тип технологий может быть критически важен для поддержки возобновляемых источников энергии в сети. (Canary Media)
- Среди победителей: Eos и ее цинковые батареи. Компания недавно получила кредит от Министерства энергетики США на строительство завода в Пенсильвании. (MIT Technology Review)
- Итальянский стартап Energy Dome также получил финансирование. Узнайте больше о том, как компания использует сжатый диоксид углерода для хранения энергии, в статье от 2022 года. (MIT Technology Review)
Помните о многомиллиардном заводе, который Ford строил для производства недорогих аккумуляторов для электромобилей? Его работа приостановлена. Компания сослалась на опасения по поводу возможности конкурентоспособной эксплуатации завода. Рабочие автозаводов, участвующие в забастовке, заявляют, что этот шаг является завуалированной угрозой сокращения рабочих мест. (Yahoo)
- Я следил за этим заводом с момента объявления планов компанией в феврале. Он мог бы стать важным шагом для литий-железо-фосфатных батарей — недорогой технологии. (MIT Technology Review)
Существует множество потенциальных проблем с углеродными офсетами — когда бизнес и частные лица платят за то, чтобы другие сократили выбросы от их имени. Этот новый всеобъемлющий проект от Carbon Brief попытался собрать доказательства по этому поводу. (Carbon Brief)
Меры по сокращению выбросов от морских перевозок привели к непредвиденному последствию: потеплению планеты. Этот эффект особенно заметен в районах с высокой интенсивностью движения в Атлантическом океане. (Science)
Обычно мы считаем водород топливом, которое нужно производить с использованием либо ископаемого топлива, либо возобновляемой электроэнергии. Но геологических запасов водорода под землей может быть больше, чем предполагалось ранее. (New Scientist)
