انرژی فیوژن چه زمانی خانه های ما را روشن می کند؟

کاوش کنید

یک سوال برای توماس نیکلاس، یک فیزیکدان محاسباتی پلاسما و محقق سابق فیوژن که اکنون در دانشگاه کلمبیا در رشته علوم آب و هوا مطالعه می کند. او نویسنده اصلی مقاله 2021 بود، “بررسی مجدد نقش همجوشی هسته ای در ترکیب انرژی مبتنی بر انرژی های تجدید پذیر“

انرژی همجوشی چه زمانی خانه های ما را روشن می کند؟

من از اینکه اخیراً محققین آزمایشگاه لاورنس لیورمور به هدف احتراق همجوشی دست یافته اند خوشحالم. اما احساس کردم که واکنش تا حدودی نامتناسب بود. زمینه‌ای که بسیاری از مردم از دست داده‌اند این است که تأسیسات احتراق ملی چند میلیارد دلاری از همان ابتدا برای دستیابی به آن نقطه طراحی شده است – به همین دلیل است که “اشتعال” در نام آن است. همه این عناوین بی‌نفس در مورد اینکه آیا این باعث تسریع خط زمانی همجوشی می‌شود، طعنه‌آمیز به نظر می‌رسد، زیرا در واقع یک دهه عقب‌تر از آنچه در زمان ساخت این شیء در سال 2009 وعده داده شده بود. زمانی که انرژی همجوشی ممکن است خانه‌های ما را روشن کند بستگی به این دارد که آیا منظور شما: جدول زمانی به اولین دستگاه تولید برق یا به کارگیری قابل توجه در جهان. اینها دو چیز بسیار متفاوت هستند.

در مورد همجوشی – چون یک پروژه زیرساختی بزرگ با هزینه‌های سرمایه‌ای کلان است و شما در حال ساخت قطعاتی هستید که طول عمر بالایی دارند – نرخ افزایش مقیاس آن در یک پیش‌بینی اقتصادی معقول از نحوه تلاش شما بسیار کند خواهد بود. سودآور است این برعکس پنل های خورشیدی و توربین های بادی و غیره است که می توانید آنها را به سرعت بسازید. آنها نیمه عمر کوتاهی دارند – در مقایسه با راکتورهای هسته ای بتنی بزرگ، نسبتاً سریع از کار می افتند. اما این بدان معناست که نرخ جایگزینی آنها بسیار بالا است. نرخ جایگزینی در وهله اول میزان سرعت شما را تعیین می کند. اگر می‌خواهید برای ساخت کارخانه‌ها برای نیروگاه‌های هسته‌ای به طور موثر هزینه مالی کنید، تنها زمانی که به اشباع بازار رسیدید، بودجه‌ای را تأمین می‌کنید که بتواند نرخ جایگزینی نهایی شما را برآورده کند.

هر چه سرمایه گذاری های فیوژن برای رسیدن به بازار بیشتر منتظر بمانند، هزینه انرژی های تجدیدپذیر کمتر خواهد بود.

دارایی هایی با طول عمر کوتاه تر به سرعت قابل افزایش هستند زیرا دلایل بیشتری برای ساخت کارخانه های بیشتری برای آنها وجود دارد. مفهوم همجوشی این است که تفاوت بین اولین راکتوری که انرژی تولید می‌کند و صدها راکتور در سراسر جهان که مقدار ناچیز برق را در شبکه‌ها تولید می‌کنند، در هر برآورد منطقی حدود 50 سال است. اینطور نیست که وقتی اولین مورد را بسازید، می‌توانید به طور ناگهانی 100 مورد دیگر را فوراً بسازید، زیرا این در سطوح مختلف، از جمله اقتصاد، معنا ندارد. تا حدودی، سرمایه‌گذاری‌های تجاری همجوشی خلاف ساعت در حال اجرا هستند، زیرا هرچه بیشتر منتظر بمانند تا به بازار برسند، تا زمانی که به آنجا برسند، هزینه انرژی تجدیدپذیر کمتر خواهد بود. اما این بدان معنا نیست که یک نقطه از زمان وجود دارد که آنها کاملاً بی ربط می شوند، زیرا آنها در همان دسته تولید نیستند. انرژی های تجدیدپذیر متناوب هستند. یکی از مزایای فیوژن این است که می توانید آن را در زمانی که دوست دارید روشن و خاموش کنید.

حتما بخوانید:

عظیم نقد در اسباب بازی وجود دارد

سوال مربوطه ای که باید پرسیده شود این است: با توجه به اتکای آینده ما به انرژی های تجدیدپذیر، پس از آماده شدن آن، چقدر به تکیه بر همجوشی نیاز خواهیم داشت؟ انرژی های تجدیدپذیر بسیار بسیار ارزان تر می شوند. خیلی سریع در حال گسترش است. همه پیش‌بینی‌ها، حتی از سوی گروه‌های محافظه‌کار اقتصادی، حاکی از این است که این واقعیت که قیمت‌ها تاکنون کاهش یافته است به این معنی است که ما به افزایش آن‌ها ادامه خواهیم داد. علاوه بر این، تغییرات آب و هوایی یک انگیزه اضافی برای تلاش ما برای کاهش هرچه سریعتر آنها است. نقش فیوژن این نخواهد بود: «اوه، ما آن را اختراع کردیم. بیایید زحمت ساخت توربین های بادی بیشتری را به خود ندهیم.» این خواهد بود، “ما آن را اختراع کرده ایم. آیا این روشی بهتر از گزینه‌های جایگزین ما برای پر کردن شکاف‌ها و تأمین آخرین بیت است؟»

کاملاً واضح است که ما تا سال 2100 انرژی های تجدیدپذیر بسیار زیادی خواهیم داشت. فرض کنید به طور متوسط 70 درصد برق شما از طریق باد و خورشید تولید شده است. سپس این سؤال پیش می‌آید: 30 درصد دیگر چیست، و فیوژن چگونه در آن جا می‌شود؟ بیایید بگوییم که شما اولین نمونه اولیه کارخانه همجوشی جدی خود را در سال 2040 یا 2050 ساخته اید، که به خودی خود فقط یک حدس بسیار نامشخص است. سپس باید گیاهان خود را یکی یکی کوچک کنید و انتظار دارید که طول عمر تجاری آنها در چندین دهه اندازه گیری شود. ما نیروگاه های شکافت هسته ای داریم که عمر آنها افزایش یافته است به طوری که ما انتظار داریم تقریباً 100 سال کار کنند. اگر بپرسید، “در این نرخ مقیاس، چقدر طول می کشد تا 10 یا 20 درصد برق کشور از طریق همجوشی تامین شود؟” پس شما در مورد سال 2100 صحبت می کنید.