净零需要融合。 投资者应该问领先者什么？

聚变能源的紧迫性怎么强调都不为过。 27 月 XNUMX 日，联合国 警告 “没有可靠的途径达到 1.5°C”，目前的政策指出，到 2.8 年将出现灾难性的 2100°C 变暖。聚变可能是唯一可以提供无限基本负荷电力和足够原料的零碳能源使难以减排的工业脱碳所需的所有清洁氢。 这可能是到 2050 年实现净零排放的唯一可行途径。

然而，融合存在一个问题。 没有实验室或公司产生的能量超过了他们投入聚变反应的能量，更不用说开发出可以在商业环境中工作的系统了。 可以理解的是，投资者想知道聚变的真正位置以及哪些项目可以利用这个价值数万亿美元的机会在地球上复制太阳的能量。

作为一名长期的聚变投资者，我想讨论为什么聚变很重要，这个行业已经取得的进展以及精明的投资者应该向聚变公司提出的问题。

为什么融合很重要

目前，除了聚变之外，没有任何能源技术显示出替代化石燃料的潜力。 似乎没有其他东西能够满足世界对能源和为空调、海水淡化厂、电动汽车、绿色氢气生产等提供动力的需求，其规模达到我们在更热、更干燥的星球上进行能源转型和生活所需的规模。

我们当然需要扩大风能和太阳能的规模，但它们对土地、天气和储能的要求意味着它们无法实现全面的能源转型。 核裂变工厂对净零也很重要，但核废料、事故和武器化的风险限制了它们的使用。

至于氢气，Bloomberg NEF 创始人 Michael Liebreich 最近图解 仅用绿色氢代替我们在化肥、化学品和炼油生产中使用的肮脏氢，目前就需要全球太阳能和风能装机容量的 143%。 一个令人生畏的声明。 它不会留下可用于其他任何东西的绿色氢：不能用于钢铁和铝的生产，不能用于平衡电力网络或二氧化碳₂ 捕获和储存，不适用于海运和铁路运输。 如果没有聚变，根本就没有足够的绿色氢原料。

业内人士认为，到 2050 年，聚变工厂可提供全球 18% 至 44% 的能源。 因此，Fusion 代表了我们这个时代最巨大的投资机会之一。 一旦商业化运作，聚变将取代大部分化石燃料工业。

融合领跑者

融合工业协会 报告 迄今为止，私营核聚变公司已筹集了超过 4.8 亿美元的资金，去年该行业的总资金增加了一倍多。 一些领先者已经取得了如此大的技术进步，可以相信他们将在 2030 年代将商业融合推向市场。 这份名单包括 General Fusion（我是其中的投资者）、Commonwealth Fusion Systems、Helion、TAE Technologies、Zap Energy、General Atomics 和 First Light。

这些聚变公司中的每一个都打算在本世纪下半叶开设一个示范工厂。 这些将证明他们的技术是否可以大规模工作并产生净电力。

通配符是中国，它正在研究自己的融合技术。 出于显而易见的原因，西方政府宁愿在这项关键技术上不依赖中国。 在法国南部还有国际公共资助的核聚变项目 ITER， 希望 到 2045 年提供聚变动力。

投资者向融合公司提出的问题

挑战不仅在于产生净电力，而且以商业上可行的方式来实现。 将氢原子融合在一起形成更重的原子核并释放能量需要巨大的压力和热量。 在太阳中，重力提供了足够的力来实现反应。 在地球上，聚变机器必须达到 100 亿摄氏度以上的温度才能复制这些条件。 这很难维持，而且对设备来说也很困难。

领先者要么已经解决，要么正在努力克服地球融合的剩余障碍。 感兴趣的投资者想知道支持哪个融合项目，应该问以下问题：

1.机器有多耐用？ 聚变反应中产生的中子撞击反应堆的金属壁， 造成 起泡、化学腐蚀和杂质，最终导​​致机器无法运行。 这被称为“第一堵墙问题”。 一种解决方案是使用液态金属壁，它围绕着聚变反应并保护机器。 另一种方法是引入产生较少中子的燃料。 其中包括质子硼燃料，它需要更高的温度才能产生聚变，以及氘氦3，它不会在地球上自然产生。

2. 燃料有多少？ 两种氢同位素氘和氚的混合物为大多数聚变反应提供燃料。 氘很容易从海水中提取。 另一方面，氚必须被制造出来。 一些反对者有 警告 “核聚变已经面临燃料危机”。 它不是。 领先者通过将氚生产整合到聚变反应中解决了这个问题。 一种方法是使用液态金属（铅-锂）壁，直接接触聚变等离子体并为聚变机产生氚燃料。 在反应堆外繁殖氚的锂基方法也在开发中。

3. 能量转换效率如何？ 在某些机器中，液态金属壁通过与聚变反应直接接触来吸收热量。 液态金属通过热交换器，产生蒸汽，驱动涡轮机并发电——就像大多数传统发电厂一样。 另一种有前途的方法是直接从聚变反应中产生的电磁场中捕获电力。

4. 哪些额外的系统复杂性会妨碍及时推出？ 一些聚变公司的目标是在其系统外围使用经过验证的技术，而另一些公司则指望在先进的激光器、材料和超导体方面取得突破。 这些在同行评审期刊上的一些引人入胜的论文中进行了讨论，这就是问题所在。 他们很有希望，但未经证实。 回想一下，当特斯拉推出第一辆汽车时，几乎所有技术都得到了验证。 融合投资者需要区分理论系统和那些使用在现实条件下测试过的关键部分的系统。

5. 示范工厂和商业化战略在哪里？ 顶级竞争者已经在实验室中实现了融合，并在测试台上证明了他们的核心技术和单个组件。 现在，他们需要证明整个系统可以在示范工厂中大规模运行——因此，资本密集度。 领先的核聚变企业开始扩大其核聚变实验室专家和博士的核心团队，并配备一个知道如何建造动力装置的工程团队。 这种从实验室到实际应用的转变绝非易事。 我们甚至开始看到聚变公司雇用业务开发人员并推销第一家商业工厂的权利。

6. 尺寸是多少？ 领先的聚变公司正在开发规模从 50 兆瓦 (MW) 到 500 兆瓦的电厂。 机器尺寸至关重要，因为它会影响前期投资成本。 较小的模块化机器将使各个公用事业公司更容易为商业工厂做出投资决策。 尺寸也会影响聚变装置是否可用于海运和其他低能耗应用。

7. 最后但同样重要的是，每 MWh（兆瓦时）的预测成本是多少？ 聚变公司直接与在全球范围内提供基荷能源的燃煤和燃气电厂竞争。 因此，根据咨询公司 Lazard 的说法，能源平准化成本 (LCOE) 需要与煤炭具有竞争力， 范围 从最脏的 65 美元/MWh 到集成 152% 碳捕获的 90 美元/MWh。 使用昂贵的高功率激光器或由稀有材料制成的超导磁体的聚变机器可能会难以应对这种 LCOE。 当然，这些组件的成本会及时下降。 使用机械压缩（类似于柴油发动机中的活塞）或动力加速器（基本上是气动枪）的聚变机器可能在未来几十年内具有成本优势。

是时候面对音乐了

虽然这些剩余的挑战似乎是可以克服的，但 题 多年前我问遗骸：谁有胆量资助示范工厂并将聚变推向市场？

现在搬家的投资者有机会获得丰厚的回报。 上述一些聚变公司的价格仍然适中。 当然，一些投资者可能会因聚变对其现有能源组合的潜在影响而苦恼，特别是如果这些组合包括化石燃料、风能和太阳能。

我说是时候最终面对音乐了。 鉴于气候变化的威胁和对能源的不断增长的需求，聚变对于到 2050 年实现净零排放至关重要。没有其他技术可以与化石燃料竞争，在二氧化碳排放量方面做出更大的贡献₂ 排放或采取更多措施 消除对敌对政权的能源依赖，就像普京的俄罗斯。 Fusion 是游戏规则的改变者，它可以使能源真正本地化、安全和丰富。 它预示着从集中的、专制的能源行业向地方化的、民主的能源供应转变。

融合不再是 20 年后的事了。 一旦第一个聚变工厂以合理的成本投入商业运营，转换可能会很快。 请记住，开发汽车背后的技术需要几个世纪的时间，但在伦敦和纽约市只用了大约十年的时间就可以取代马匹。 只要有更好、更便宜的创新，它就不可避免地获胜。

残酷的事实是，如果没有能源方面的重大变革，本世纪的气温将超过 1.5°C。 让我们希望聚变的商业化比温度更快。