Energia z gwiazd wraca do gry. Firmy obiecują komercyjną fuzję juz niedługo

Prywatne firmy i rządy inwestują miliardy dolarów w rozwój energetyki fuzyjnej, a pierwsze komercyjne elektrownie mają być uruchomione w latach 30. XXI wieku.
Startupy oraz fundusze venture capital przejmują coraz większą rolę w badaniach nad fuzją, które wcześniej były domeną programów państwowych.
Nie ma jeszcze pewności, czy energetyka fuzyjna stanie się tania, gdyż tempo spadku kosztów szacowane jest na znacznie niższe niż w przypadku energii słonecznej czy baterii litowo-jonowych.
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu

W maju amerykańska firma Type One Energy ogłosiła plan budowy pierwszej komercyjnej elektrowni fuzyjnej w Wielkiej Brytanii. Projekt ma powstać we współpracy z brytyjskim Tokamak Energy i amerykańską firmą inżynieryjną Aecom. Za przedsięwzięciem stoi także fundusz Breakthrough Energy Ventures wspierany przez Billa Gatesa. To najbardziej ambitny harmonogram przedstawiony dotąd przez sektor fuzji jądrowej. Elektrownia miałaby osiągnąć moc około 400 megawatów i rozpocząć pracę w połowie lat 30.

Fuzja jądrowa od dekad uchodzi za jeden z potencjalnych sposobów na produkcję dużych ilości energii bez emisji CO₂. W przeciwieństwie do klasycznej energetyki jądrowej nie polega na rozszczepianiu ciężkich atomów, lecz na łączeniu lekkich jąder atomowych. To ten sam proces, który zasila Słońce i inne gwiazdy.

Problem polega na tym, że reakcja wymaga ekstremalnych temperatur i ogromnej kontroli nad plazmą. Samo wywołanie fuzji nie jest dziś niczym nowym. Kluczowe pozostaje jednak utrzymanie reakcji przez dłuższy czas i uzyskanie dodatniego bilansu energetycznego, czyli sytuacji, w której układ produkuje więcej energii, niż zużywa.

Startupy wchodzą tam, gdzie wcześniej dominowały państwa

Przez większą część XX wieku badania nad fuzją były domeną wielkich programów państwowych i międzynarodowych laboratoriów. Dziś coraz większą rolę odgrywają prywatne firmy finansowane przez fundusze venture capital oraz gigantów technologicznych.

Według danych cytowanych przez „Financial Times” firmy rozwijające technologie fuzyjne pozyskały ponad 13 miliardów dolarów między 2020 a 2025 rokiem. Dla porównania: we wszystkich wcześniejszych latach łączne finansowanie sektora nie przekroczyło 2 miliardów.

Największe środki zebrała amerykańska firma Commonwealth Fusion Systems wywodząca się z Massachusetts Institute of Technology. Spółka pozyskała około 3 miliardów dolarów od inwestorów takich jak Google, Nvidia, Temasek czy fundusz Billa Gatesa. Firma buduje demonstracyjny reaktor pod Bostonem i deklaruje, że chce rozpocząć dostawy energii z pierwszej komercyjnej instalacji w pierwszej połowie lat 30. Google podpisało już umowę na odbiór energii z przyszłej elektrowni firmy w stanie Wirginia.

Równie ambitne deklaracje składa Helion Energy wspierane przez Sama Altmana z OpenAI. Firma utrzymuje, że chce rozpocząć dostawy energii dla Microsoftu już w 2028 roku. Wielu ekspertów podchodzi jednak do tego terminu sceptycznie.

W sektor wchodzi także polityka. Trump Media & Technology Group, spółka związana z Donaldem Trumpem, finalizuje połączenie z firmą TAE Technologies rozwijającą technologie fuzyjne. Transakcja ma wycenić całość na około 6 miliardów dolarów.

Wielka Brytania od dekad odgrywa ważną rolę w badaniach nad fuzją, ale coraz częściej przegrywa wyścig finansowy ze Stanami Zjednoczonymi i Chinami. Brytyjski rząd zapowiedział inwestycje rzędu 2,5 miliarda funtów w ciągu pięciu lat, w tym rozwój eksperymentalnego reaktora STEP. Jednocześnie część firm zaczyna ograniczać własne ambicje związane z budową pełnych elektrowni.

Chiny i USA przyspieszają

Rosnące zainteresowanie fuzją wynika nie tylko z klimatu, ale także z geopolityki. Coraz więcej państw traktuje tę technologię jako potencjalny element przyszłego bezpieczeństwa energetycznego. W marcu Komisja Europejska zapowiedziała nową strategię dla sektora fuzji oraz uruchomienie dodatkowych funduszy publicznych. Stany Zjednoczone zwiększają finansowanie poprzez agencję ARPA-E oraz programy Departamentu Energii.

Według raportu cytowanego przez „Financial Times” Chiny przeznaczyły od końca 2022 roku co najmniej 6,5 miliarda dolarów na rozwój technologii fuzyjnych. W USA zaczyna to budzić obawy, że Pekin może uzyskać przewagę w jednej z najważniejszych przyszłych technologii energetycznych. Chris Mowry, szef Type One Energy, porównał sytuację do nowego wyścigu kosmicznego.

Rosnące inwestycje nie oznaczają jednak, że problemy techniczne zostały rozwiązane. Wiele firm przedstawia bardzo agresywne harmonogramy, ale część naukowców pozostaje ostrożna.

Jednym z głównych wyzwań pozostaje utrzymanie stabilnej plazmy o temperaturze liczonwj w milionach stopni. W zależności od projektu firmy wykorzystują różne podejścia technologiczne. Commonwealth Fusion Systems rozwija klasyczny tokamak, czyli toroidalny reaktor utrzymujący plazmę za pomocą silnych pól magnetycznych. Type One Energy stawia na stellarator, bardziej skomplikowaną konstrukcję o skręconym kształcie przypominającym zdeformowany pierścień.

Postęp umożliwiły między innymi nowe materiały nadprzewodzące oraz rozwój superkomputerów pozwalających lepiej modelować zachowanie plazmy.

Nie ma pewności, czy energetyka fuzyjna okaże się tania.

Badanie opublikowane w „Nature Energy”, opisywane przez „MIT Technology Review”, sugeruje, że koszty budowy elektrowni fuzyjnych mogą spadać znacznie wolniej niż w przypadku paneli słonecznych czy baterii litowo-jonowych.

Inżynierowie z MIT chcą opracować komercyjny reaktor fuzyjny. Posłuży do tego specjalny obiekt w stanie WirginiaMITmateriały prasowe

Autorzy analizowali tzw. experience rate, czyli tempo spadku kosztów wraz ze wzrostem skali produkcji. W przypadku energii słonecznej historyczny wskaźnik wynosi około 23 proc., dla baterii litowo-jonowych około 20 proc., a dla klasycznej energetyki jądrowej jedynie około 2 proc.

Według nowych szacunków dla fuzji wskaźnik może wynosić od 2 do 8 proc. Powód jest prosty: reaktory fuzyjne są ogromne, bardzo złożone i wymagają zaawansowanej infrastruktury. Lingxi Tang z ETH Zurich, współautor badania, zwraca uwagę, że część obecnych modeli ekonomicznych zakłada zbyt optymistyczne tempo spadku kosztów.

Nie wszyscy się z tym zgadzają. Egemen Kolemen z Princeton Plasma Physics Laboratory przypomina, że podobne prognozy jeszcze dwie dekady temu dotyczyły energetyki słonecznej, która później gwałtownie potaniała dzięki masowej produkcji i inwestycjom Chin.

Na razie żadna firma nie udowodniła, że potrafi zbudować działającą elektrownię fuzyjną produkującą energię na skalę komercyjną. Ale sektor, który jeszcze niedawno był traktowany jak odległa ciekawostka naukowa, coraz wyraźniej przesuwa się w stronę przemysłu i wielkiej polityki energetycznej.