В отчете IDTechEx «Рынок термоядерной энергетики 2025-2045: технологии, игроки и сроки» оцениваются и сравниваются различные технические подходы к производству коммерческой термоядерной энергии, основные участники рынка и возможные сроки ее внедрения.
Прогнозируемые сроки ввода в эксплуатацию первых коммерческих электростанций от ведущих стартапов в области термоядерного синтеза. Источник: IDTechEx
Почему слияние произошло именно сейчас?
Крупнейшие раунды финансирования коммерческих слияний в основном пришлись на последние пять лет. В настоящее время около 50 частных компаний участвуют в коммерческих слияниях, а лидеры отрасли демонстрируют существенный прогресс в направлении достижения положительного баланса в энергетике и заключения значимых партнерских соглашений между государственным сектором и промышленностью. Но что изменилось, чтобы превратить слияния из исследовательского проекта в серьезную коммерческую отрасль?
Развитие коммерческого рынка термоядерного синтеза получило импульс благодаря недавним достижениям в трех областях: лучшему пониманию науки о термоядерном синтезе, растущему глобальному спросу на чистую энергию и совершенствованию вспомогательных технологий.
Во-первых, десятилетия непрерывного академического прогресса в понимании физики плазмы привели к тому, что термоядерные технологии готовы к коммерциализации. Исследовательские реакторы по всему миру, такие как Национальный комплекс зажигания (NIF), Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) и Вендельштайн 7-X (W7-X), в последние годы достигли рекордных результатов, включая увеличение прироста энергии термоядерного синтеза и поддержание стабильной плазмы в течение более длительных периодов.
Во-вторых, растущий глобальный спрос на непрерывную подачу экологически чистой энергии имеет решающее значение для декарбонизации центров обработки данных и промышленности. Термоядерная энергия позволяет избежать перебоев в подаче и необходимости в хранении энергии, а также сопряжена с меньшими рисками для безопасности, связанными с радиацией, чем ее ядерный аналог — деление ядра, которое также вызвало возобновленный интерес к использованию в качестве источника энергии для центров обработки данных и микросетей.
Наконец, ряд специализированных материалов, компонентов и программных решений одновременно достигли зрелости, что позволяет создавать инновационные конструкции для термоядерной энергетики. К ним относятся высокотемпературные сверхпроводники, высокоэнергетические лазеры с короткими импульсами и аппроксимирующие модели для моделирования плазмы. Отчет IDTechEx посвящен цепочке создания стоимости ключевых материалов и компонентов и их применению за пределами термоядерного синтеза, что стартапы могут использовать для создания дополнительных источников дохода.
Многообразие способов заключить звезду в бутылку
Термоядерный синтез с магнитным удержанием является исторически наиболее исследованным подходом к термоядерному синтезу, который предполагает удержание термоядерной плазмы в замкнутом пространстве с помощью мощных сверхпроводящих магнитов, подобных тем, что используются в аппаратах МРТ и ускорителях частиц. Подход с использованием токамак-реакторов применяется в крупнейшем государственном проекте по исследованию термоядерного синтеза, ITER, и частной компании Commonwealth Fusion Systems, занимающейся термоядерным синтезом, с бюджетом в 2 миллиарда долларов.
Однако в последнее время коммерческий интерес привлекают и другие альтернативные подходы к достижению термоядерной энергии. Лазерное инерциальное удержание использует мощные импульсные лазерные системы и микроскопические топливные капсулы для достижения термоядерного синтеза, и в 2022 году Национальная установка зажигания (NIF) в США достигла исторической вехи, выработав в результате термоядерной реакции больше энергии, чем было непосредственно ей подведено, хотя общий энергетический баланс остается далеким от положительного. Воодушевленные этим успехом, частные компании, занимающиеся лазерным термоядерным синтезом, привлекли в общей сложности более 600 миллионов долларов США и планируют значительно усовершенствовать технологию, разработанную на NIF.
В коммерческой сфере, по меньшей мере, семь крупных сделок по слиянию привлекли значительные средства и демонстрируют потенциал для развития коммерческой энергетики в течение следующих 20 лет.
Коммерческие подходы к термоядерному синтезу классифицируются в зависимости от механизма удержания электронов в термоядерном реакторе. Источник: IDTechEx.
Неужели слияние состоится "через 30 лет"?
Следующее десятилетие будет решающим для термоядерной отрасли, поскольку многие ведущие стартапы стремятся внедрить термоядерную энергию в энергосистему к 2035 году. Однако для достижения этих целей потребуется значительно больше финансирования, надежная цепочка поставок и разработка соответствующих нормативных актов в области термоядерной энергетики.
Большинство участников сектора термоядерного синтеза стремятся снизить риски своего подхода, сначала построив одну или несколько демонстрационных установок, которые подтверждают работоспособность перспективных технологий (например, магнитных массивов или лазеров) или достигают значительных успехов в области термоядерного синтеза для коммерческого производства электроэнергии. Инвесторы, ученые и правительства будут внимательно изучать результаты работы этих промежуточных установок, чтобы определить, какие стартапы смогут реализовать свои амбициозные планы.
Автор: Ноа Эль-Алами, технологический аналитик компании IDTechEx
