Όταν πρωτογράψαμε για τους κυνηγούς της ενέργειας του ήλιου και των αστεριών δεν περιμέναμε ότι μέσα σε μόλις εννέα μήνες θα κάνουμε το πρώτο update. Το μεγαλύτερο επιστημονικό πρόγραμμα στην ιστορία της ανθρωπότητας ξεκινάει, ενώ η τεχνητή νοημοσύνη προσφέρει το άλμα που θα αναμορφώσει για πάντα τον κόσμο της ενέργειας
Ύστερα από πολλές καθυστερήσεις και μεγάλες υπερβάσεις κόστους στην πορεία, την 28η Ιουλίου εγκαινιάστηκε επισήμως στη Νότια Γαλλία το «μεγαλύτερο επιστημονικό πρόγραμμα στην ιστορία της ανθρωπότητας», με την έναρξη των εργασιών συναρμολόγησης του γιγάντιου θερμοπυρηνικού πειραματικού αντιδραστήρα του διεθνούς προγράμματος ITER.
Το 2006, ένα δίκτυο 35 χωρών, συμπεριλαμβανομένων όλων των χωρών-μελών της Ε.Ε., του Ηνωμένου Βασιλείου, της Ελβετίας, της Ρωσίας, της Κίνας, της Ινδίας, της Ιαπωνίας, της Νότιας Κορέας και των Ηνωμένων Πολιτειών, αποφάσισαν να αξιοποιήσουν τη δύναμη που κάνει τα αστέρια να λάμπουν!
Υπέγραψαν συμφωνία ελεύθερης διακίνησης όχι μόνο των υλικών των αντιδραστήρων, αλλά και των δικαιωμάτων της πνευματικής ιδιοκτησίας, με στόχο το project ITER να μετουσιωθεί σε ένα σύμβολο διεθνούς ειρήνης και σταθερότητας, που θα μπορεί να παρέχει στην ανθρωπότητα απεριόριστη ενέργεια μέσω της σύντηξης του υδρογόνου, χωρίς κανένα ενεργειακό αποτύπωμα.
Τι είναι η σύντηξη υδρογόνου;
Στην ουσία πρόκειται για την αντίστροφη διαδικασία της πυρηνικής σχάσης, που χρησιμοποιείται στα πυρηνικά εργοστάσια.
Στους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης χρησιμοποιείται υδρογόνο, το οποίο, σε αντίθεση με το πλουτώνιο ή το ουράνιο που χρησιμοποιούνται στους πυρηνικούς αντιδραστήρες σχάσης, υπάρχει σε αφθονία παντού και δεν δημιουργεί αέρια του θερμοκηπίου, ούτε ραδιενεργά απόβλητα.
Το πρόγραμμα ITER στοχεύει να συνενώσει τα άτομα ενός μίγματος δύο ισοτόπων του υδρογόνου, του δευτέριου και του τρίτιου, που θα έχουν λάβει τη μορφή πλάσματος, στους 150 εκατ. βαθμούς Κελσίου -θερμοκρασία 10 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του ήλιου- και να παραγάγει 100 μεγαβάτ θερμότητας.
Φιλοδοξεί, εν ολίγοις, να μιμηθεί την αναπαραγωγή της αντίδρασης της σύντηξης του υδρογόνου που πραγματοποιείται με φυσικό τρόπο στην καρδιά του ήλιου.
Τα χρονικά περιθώρια του project
Τους τελευταίους μήνες, τμήματα του γιγάντιου πειραματικού αντιδραστήρα που φέρει την ονομασία Tokamak παραδόθηκαν από την Ινδία, την Κίνα, την Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα ή την Ιταλία.
Ο αντιδραστήρας περιλαμβάνει λέιζερ και ισχυρούς ηλεκτρομαγνήτες που είναι διατεταγμένοι γύρω από ένα υπερψυγμένο δοχείο το οποίο κρατά το υπερθερμασμένο πλάσμα στη θέση του, ενώ ορισμένα κομμάτια του έχουν το μέγεθος τετραώροφου κτιρίου και βάρος εκατοντάδων τόνων.
Η διαδικασία συναρμολόγησης θα διαρκέσει μέχρι το τέλος του 2024, ενώ ο ITER αναμένεται ότι θα μπορεί να παραγάγει το πρώτο πλάσμα έως τις αρχές του 2026 και ο αντιδραστήρας ότι θα λειτουργήσει σε πλήρη ισχύ το 2035.
Εάν η σύντηξη του υδρογόνου πραγματοποιηθεί, θα επιτρέψει την απαλλαγή του πλανήτη από τα ορυκτά καύσιμα και καθώς θα χρησιμοποιεί νερό και λίθιο θα έχει το πλεονέκτημα ότι δεν θα παράγει ραδιενεργά απόβλητα.
Όπως είπε και ο Εμανουέλ Μακρόν στην τελετή εγκαινίων: «Καθαρή ενέργεια για πάντα, αυτή είναι η μεγάλη υπόσχεση για το μέλλον».
Κατά τη διάρκεια της τελετής μίλησαν και εκπρόσωποι επτά εταίρων του ITER, με τον πρόεδρο της Νότιας Κορέας Μουν Τζε-Ιν να οριοθετεί την ολοκλήρωση του «κοινού ονείρου για την παραγωγή καθαρής και ασφαλούς ενέργειας μέχρι το 2050».
Ο πιο ισχυρός ανταγωνιστής
Το project ITER δεν είναι ο μόνος κυνηγός της ενέργειας των αστεριών.
Το 2017 το Πανεπιστήμιο MIT ανακοίνωσε τη συνεργασία του με έναν από τους τεχνοβλαστούς του, την αμερικανική εταιρεία Commonwealth Fusion Systems -CFS- προκειμένου να αναπτύξει σε ορίζοντα 15ετίας τη δική της προσέγγιση για την παραγωγή ενέργειας από την πυρηνική σύντηξη.
Η συμμαχία ΜΙΤ - CFS αρχικά εξασφάλισε χρηματοδότηση 50 εκατ. δολαρίων από την ιταλική ενεργειακή εταιρεία ΕΝΙ, τον Ιούνιο του 2019 άντλησε χρηματοδότηση 115 εκατ. δολαρίων από τις Khosla Ventures, Safar Partners, Schooner Capital, Starlight Ventures κ.ά., ενώ τον Μάιο του 2020 εξασφάλισε νέα χρηματοδότηση 84 εκατ. δολαρίων με την υποστήριξη της Future Ventures, των ενεργειακών επιχειρήσεων του Bill Gates κ.ά.
Και αυτή η προσπάθεια βασίζεται στη συγχώνευση ατόμων υδρογόνου, τα οποία δημιουργούν το βαρύτερο ήλιο, απελευθερώνοντας παράλληλα μεγάλες ποσότητες «καθαρής» ενέργειας, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε «καθαρό» ηλεκτρισμό, χωρίς να απαιτεί καύση -άρα εκπομπές άνθρακα- και χωρίς να μολύνει το περιβάλλον.
H διαφορά από τον ITER
Η θερμοπυρηνική σύντηξη απαιτεί θερμοκρασίες εκατοντάδων εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, τις οποίες είναι αδύνατο να αντέξει οποιοδήποτε υλικό. Πώς θα μπορούσε το καυτό πλάσμα του καυσίμου με βάση το υδρογόνο να μην αγγίζει τα τοιχώματα του αντιδραστήρα; Οι επιστήμονες της CFS σκέφτηκαν να ενισχύσουν τα μαγνητικά πεδία, ώστε να το συγκρατήσουν στο... κενό.
Τα νέα υπεραγώγιμα υλικά από το οξείδιο YBCO πάνω στα οποία «εργάζεται» η CFS αντέχουν μεγάλες θερμοκρασίες και καθιστούν πιο εύκολη τη δημιουργία πανίσχυρων μαγνητών, που είναι ταυτόχρονα μικρότεροι σε μέγεθος και ικανοί να συγκρατήσουν το πλάσμα στην καρδιά του θερμοπυρηνικού αντιδραστήρα. Ο αντιδραστήρας της CFS όχι μόνο στοχεύει να είναι πολύ μικρότερος σε όγκο σε σχέση με τον αντιδραστήρα του ITER, αλλά και πολύ φθηνότερος και πιο εύχρηστος.
Η υπό ανάπτυξη μονάδα ηλεκτροπαραγωγής από πυρηνική σύντηξη αναμένεται να είναι μόλις το ένα πέμπτο σε μέγεθος σε σχέση με την αντίστοιχη μονάδα του ITER και αυτό φυσικά θα της δώσει ένα μεγάλο συγκριτικό πλεονέκτημα, όταν φθάσει η στιγμή της εμπορικής αξιοποίησης.
Το χρονοδιάγραμμα
Οι ερευνητές της CFS στοχεύουν στη μετατροπή των υπεραγωγών στον ισχυρότερο παγκοσμίως ηλεκτρομαγνήτη 10 τόνων, υψηλής απόδοσης, με μαγνητική δύναμη ισοδύναμη με 20 μηχανές MRI.
Στη συνέχεια, μέσα στην επόμενη δεκαετία σκοπεύουν να αναπτύξουν τον πρώτο στον κόσμο αντιδραστήρα «τσέπης» πυρηνικής σύντηξης με την ονομασία SPARC, ο οποίος θα παραγάγει περισσότερη θερμική ενέργεια (100 MW) από όση θα καταναλώνει.
Σε 12-15 χρόνια από σήμερα, ελπίζουν να έχουν μετατρέψει τον αντιδραστήρα SPARC σε ένα πιλοτικό εργοστάσιο ισχύος 200 MW, που θα μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική και το οποίο θα διασυνδεθεί με το δίκτυο ηλεκτρισμού.
Η ηλιακή ενέργεια ως καύσιμο μηδενικών ρύπων
Ο ηλιακός φούρνος της Ηeliogen
Ο ιδρυτής της Idealab, Bill Gross, ο συνιδρυτής της Microsoft, Bill Gates, o επενδυτής και επιχειρηματίας Patrick Soon-Siong, πολλά ventures capital, όπως η Neotribe, αλλά και επιχειρήσεις όπως η εισηγμένη στον NYSE Parsons Corporation με ειδίκευση στις αγορές άμυνας και υποδομών, αποφάσισαν να υποστηρίξουν άλλο ένα ενδιαφέρον project που υπόσχεται να βοηθήσει στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής.
Η βιομηχανία καταναλώνει από το 20% έως το 32% της παγκόσμιας ενέργειας και το 2018 είχε τη μεγαλύτερη αύξηση εκπομπών ρύπων στις Ηνωμένες Πολιτείες από οποιονδήποτε άλλον τομέα.
Ο κόσμος αντιμετωπίζει αυτό που ο Bill Gates, από τους πρώτους επενδυτές στην Heliogen, χαρακτήρισε ως «το πρόβλημα του 75%», αναφερόμενος στο γεγονός ότι το 75% της παγκόσμιας ενέργειας καταναλώνεται για μη ηλεκτρική χρήση.
Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέχρι σήμερα έχουν εφαρμοστεί μόνο με στόχο την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ ο βιομηχανικός τομέας είναι αυτός που ρουφάει τις μεγαλύτερες ποσότητες, καθώς απαιτεί εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, που η τεχνολογία της Heliogen στοχεύει να επιτύχει εμπορικά για πρώτη φορά.
Η εταιρεία έχει προσφέρει ένα μοναδικό επίτευγμα: Κατάφερε να «συμπυκνώσει» την ηλιακή ενέργεια, επιτρέποντας την ανάπτυξη θερμοκρασιών άνω των 1.000 βαθμών Κελσίου, αφήνοντας πίσω τις μέχρι τώρα εξελίξεις στον κλάδο της συμπυκνωμένης ηλιακής ενέργειας.
Η Heliogen υποστηρίζει ότι αυτό ακριβώς το επίπεδο θερμοκρασίας μάς επιτρέπει να αντικαταστήσουμε τα ορυκτά καύσιμα σε κρίσιμης σημασίας βιομηχανικές διαδικασίες, όπως η παραγωγή τσιμέντου, χάλυβα και πετροχημικών.
Ο ρόλος της τεχνητής νοημοσύνης
Η Heliogen χρησιμοποιεί την τεχνητή νοημοσύνη μέσω ενός προηγμένου λογισμικού, που υπολογίζει την τοποθέτηση ενός μεγάλου αριθμού καθρεφτών έτσι ώστε να εστιάζουν το φως του ήλιου σε ένα σημείο.
Χάρη στον αλγόριθμο τεχνητής νοημοσύνης που «στοιχίζει» τους καθρέπτες, οι θερμοκρασίες που δημιουργούνται είναι αρκετά υψηλές -ακόμα και 1.800 βαθμοί Κελσίου- και επαρκείς για να κατασκευαστούν υλικά όπως ο χάλυβας και το τσιμέντο, γεγονός που θα μπορούσε να εξαλείψει στο μέλλον μία από τις σημαντικότερες πηγές εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Όπως χαρακτηριστικά αναφέρει η εταιρεία, στην ουσία δημιούργησε έναν «ηλιακό φούρνο» και ενώ δεν είναι η πρώτη που είχε αυτή την ιδέα, εν τούτοις είναι η πρώτη που κατάφερε εμπορικά να πετύχει τόσο υψηλή θερμοκρασία.
Θα προλάβει η Heliogen να κάνει την επανάσταση στη μεταποιητική βιομηχανία πριν από τους ανταγωνιστές της στον τομέα της πυρηνικής σύντηξης;
Η Fast Company πάντως της έδωσε ψήφο εμπιστοσύνης, αποδίδοντάς της τον φετινό Απρίλιο το βραβείο World Changing Ideas στην κατηγορία Energy για την πρωτοποριακή τεχνολογία, που για πρώτη φορά εμπορικά αντικαθιστά τα ορυκτά καύσιμα με το φως του ήλιου σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών διεργασιών.
Η εταιρεία προτίθεται να διαθέσει την τεχνολογία της και στον κλάδο των μεταφορών, που ευθύνεται για το 14% των παγκόσμιων εκπομπών ρύπων.
Οι υπόλοιποι παίκτες
Tokamak Energy & General Fusion
Υπάρχουν φυσικά και άλλες προσπάθειες που στοχεύουν στην ανάπτυξη παρεμφερών τεχνολογιών. Η βρετανική εταιρεία Tokamak Energy προσπαθεί να αξιοποιήσει και αυτή τους νέους υπεραγωγούς.
Τον Ιανουάριο του 2020 συγκέντρωσε 67 εκατ. στερλίνες από υφιστάμενους, αλλά και νέους επενδυτές, όπως o Hans Peter Wild.
Τον φετινό Ιούλιο έλαβε 10 εκατ. στερλίνες από το υπουργείο Επιχειρήσεων Ενέργειας και Βιομηχανικής Στρατηγικής στο πλαίσιο του προγράμματος Advanced Modular Reactor του Ηνωμένου Βασιλείου.
Τα κεφάλαια αυτά θα συμβάλλουν σε βασικές εργασίες ανάπτυξης υπεραγώγιμων μαγνητών, εκτροπέων πλάσματος και λοιπών απαραίτητων τεχνολογιών, ώστε να καταστεί η πυρηνική σύντηξη εμπορικά βιώσιμη.
Στο σημείο αυτό να σημειώσουμε ότι η Tokamak Energy ήταν η μόνη εταιρεία σύντηξης που έλαβε χρηματοδότηση AMR, γεγονός που υποδηλώνει την υποστήριξη του Ηνωμένου Βασιλείου όχι μόνο στην εταιρεία, αλλά και στη δυνητική σημασία της τεχνολογίας της πυρηνικής σύντηξης για τη μελλοντική παραγωγή ενέργειας χωρίς ρύπους.
Τον Απρίλιο, μάλιστα, η εταιρεία δημιούργησε το υψηλότερο μαγνητικό πεδίο σε σφαιρικό tokamak, έχοντας ταυτόχρονα προχωρήσει την τεχνολογία μαγνήτη που απαιτείται για τη συγκράτηση του καυσίμου θερμής σύντηξης, ενώ υποστηρίζει ότι έως το 2030 θα έχει ολοκληρώσει έναν σταθμό παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος που θα συνδέεται με το δίκτυο.
Η καναδική απάντηση
Στην αναζήτηση της αιώνιας ενέργειας η απάντηση του Καναδά είναι η General Fusion, με ηχηρά ονόματα μετόχων, όπως ο Jeff Bezos, η Braemar Energy, η Business Development Bank of Canada, η Chrysalix Energy κ.ά.
Ιδρύθηκε το 2002 και χρησιμοποιεί μια διαφορετική προσέγγιση που αναφέρεται ως μαγνητισμένη στόχευση (MTF), που από πολλούς θεωρείται η ταχύτερη και η πιο πρακτική πορεία προς την εμπορική ενέργεια σύντηξης.
Η εταιρεία χρησιμοποιεί κύματα «κλονισμού» για τη συμπίεση του πλάσματος υδρογόνου, ενώ έχει επιταχύνει την εκτέλεση του προγράμματος για σταθμό παραγωγής ενέργειας με την τεχνολογία της σύντηξης τα επόμενα πέντε χρόνια.
Στον νέο κύκλο χρηματοδότησης της εταιρείας, τον φετινό Ιούλιο πολλοί αναγνωρισμένοι θεσμικοί επενδυτές όπως το GIC -κρατικό ταμείο πλούτου της Σιγκαπούρης- και το ΙΒΧ -ταμείο υποστήριξης της τεχνολογίας- έκαναν την εμφάνισή τους.
*Αναδημοσίευση από τον Φιλελεύθερο που κυκλοφόρησε στις 8 Αυγούστου.
**Αποποίηση Ευθύνης: Το υλικό αυτό παρέχεται για πληροφοριακούς και μόνο σκοπούς. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να εκληφθεί ως προσφορά, συμβουλή, ή προτροπή για αγορά ή πώληση των αναφερόμενων προϊόντων. Παρότι οι πληροφορίες που περιέχονται βασίζονται σε πηγές που θεωρούνται αξιόπιστες, καμία διασφάλιση δεν δίνεται ότι είναι ακριβείς ή πλήρεις και δεν θα πρέπει να εκλαμβάνονται ως τέτοιες.
