Un model agresiv bazat pe piață pentru dezvoltarea energiei de cuplare

Conceptul ARC Fusion Pilot Plant a fost dezvoltat la MIT ca o demonstrație a potențialului magneților supraconductori de temperatură înaltă de a reduce costurile și de a seta viteza energiei de topire. Credit: MIT-PSFC / CFS

Studiul Academiilor Naționale spune că fuziunea ar putea ajuta la decarbonizarea energiei SUA, necesitând acces public-privat la operațiunea pilot a fabricii până în 2035-40.

Electricitatea generată de topitori ar putea juca un rol important în decarbonizarea sectorului energetic din SUA până la jumătatea secolului, spune un nou raport de studiu consensual al Academiilor Naționale de Științe, Inginerie și Medicină, care stabilește, de asemenea, pentru prima dată un set de standarde tehnice, economice și de reglementare și o cronologie pentru o fabrică pilot de topitorie din SUA care ar începe generarea de energie în intervalul 2035-40.

Pentru a realiza acest pas cheie către comercializare, raportul solicită un efort public-privat agresiv pentru a produce până în 2028 un proiect pilot al unei fabrici care poate, atunci când este construit, să acomodeze oricare dintre abordările de dezvoltare care urmăresc să realizeze potențialul de fuziune. sursă de alimentare sigură, fără carbon, la cerere.

Acestea includ ceea ce el numește „conceptul de bază al fuziunii, un tokamak aprins de deuteriu-tritiu”, ca cel urmat în cu spinout Commonwealth Fusion Systems (CFS) cu sprijin de la Institutul de știință a plasmei și Centrul de topire a plasmei (PSFC) și Departamentul de Științe și Inginerie Nucleare. Martin Greenwald, directorul adjunct al PSFC, observă că „raportul poate fi văzut ca confirmând și confirmând viziunea care a motivat înființarea CFS în 2018”. Noul raport urmează și extinde un studiu al Academiilor Naționale din 2018 care (deși recunoaște provocările științifice și tehnice semnificative cu care se confruntă încă fuziunea) fără promisiuni în abordarea tokamak, a solicitat participarea continuă a SUA la experimentul de fuziune internațional ITER și a sugerat o fabrică pilot efort

Directorul PSFC și profesorul de inginerie Hitachi America, Dennis Whyte, au contribuit la dezvoltarea noului studiu în calitate de membru al Comitetului Academiilor Naționale privind obiectivele cheie și inovația necesară pentru o uzină pilot de fuziune din SUA, care a inclus și reprezentanți ai altor universități, laboratoare naționale și întreprinderi private. El a căutat o gamă largă de expertize din surse guvernamentale, academice și din sectorul privat, inclusiv companii de utilități și companii din SUA.

„Cel mai mare lucru”, spune Whyte, „este că grupul divers„ a ajuns la un consens că unificarea este importantă și că acest efort este important ”. Factorii importanți includ angajamentele industriei de servicii de a reduce profund emisiile de carbon în deceniile următoare, împreună cu o combinație de progrese sinergice în topirea științei și tehnologiei, implementarea de noi resurse din zone din afara comunității tradiționale a uniunii. Și, în special, interesul crescând pentru dezvoltatorii de uniuni private precum CFS, care împreună au primit aproximativ 2 miliarde de dolari în finanțare în ultimii ani.

A existat, de asemenea, o axă largă de la majoritatea comunității naționale de cercetare a fuziunii, departe de concentrarea asupra științei și către o misiune practică de producere a energiei. Acest consens a fost exprimat într-un raport recent al Comitetului Federal pentru Științe Energetice (FESAC), care cerea națiunii să „meargă agresiv către implementarea energiei de fuziune, care poate împuternici în mod semnificativ societatea modernă în timp ce atenuează schimbările climatice” și a sugerat dezvoltarea unui pilot plantă. Noul studiu al Academiilor Naționale avansează conceptul cu specificul cum ar arăta o fabrică pilot de succes.

Autorii raportului au adoptat o abordare bazată pe piață pentru a determina caracteristicile uzinei pilot, pe baza discuțiilor cu alte companii și organizații din sectorul energetic care ar fi în cele din urmă constructorii, proprietarii și operatorii generatoare de echipamente de topire, spune Whyte. „Stabilirea acestor posturi țintă este foarte importantă, definind cerințele tehnice, de reglementare și de performanță economică pentru fabrica pilot”, explică el. “Sunt exigente, dar ar trebui să fie, pentru că asta este necesar pentru ca uniunea să fie durabilă”.

Aceste cerințe includ un cost total al fabricii pilot de mai puțin de 5-6 miliarde de dolari și o capacitate de generare de cel puțin 50 de megawați. În plus față de testarea capacității de a genera energie netă fiabilă, durabilă și generarea de energie de fuziune pentru perioade în continuă creștere, se spune în raport, centrala trebuie să ofere „securitate a costurilor pieței în termeni de cost al capitalului”, timpul de construcție, controlul scurgerilor radioactive, inclusiv tritiu, costul energiei electrice și programul și costurile de întreținere / funcționare. “

Aceste rezultate ar informa construcția ulterioară a uzinelor comerciale de topire de primul tip în anii 2040 și apoi răspândirea mai largă a echipamentelor de topire a energiei pe rețea la mijlocul secolului, moment în care marile companii americane s-au angajat să reducă profund carbonul emisiilor.

Un factor cheie pe termen scurt în atingerea acestor obiective este formarea a numeroase echipe public-private pentru a concepe și proiecta aspecte ale fabricii pilot în următorii șapte ani. Acestea includ controlul îmbunătățit al izolației și topirii, materiale care pot rezista la temperaturi de îngheț și solicitări produse în timpul cuplării, metode de extragere a căldurii generate de cuplare și utilizarea acesteia pentru generare și dezvoltarea unui ciclu de combustibil închis. Toate sunt provocatoare din punct de vedere tehnic și necesită, de asemenea, o atenție deosebită la costuri, productivitate, întreținere și alte considerații la nivel de sistem.

Combinarea resurselor din laboratoarele naționale, instituțiile academice și industria privată este o abordare bună pentru abordarea acestor sarcini, spune Martin Greenwald, director adjunct PSFC și cercetător principal. „Tehnologii precum fuziunile vin pe piață prin sectorul privat, în special în SUA, și odată ce vă dați seama că puteți vedea roluri adecvate pentru laboratoarele guvernamentale care pot face cercetări de bază, universitățile care sunt libere să lucreze cu industria privată și companiile care pot utiliza capitalul lor pentru a obține și comercializa forță de muncă. „Programele spațiale private oferă un exemplu”, notează el, companiile construind și folosind rachete NASA facilități pentru lucruri precum testarea și lansarea.

„Întrebarea, adaugă Greenwald, este dacă putem strânge colectiv resurse și investiții și să executăm într-un mod care să corespundă ritmului. Nu vrem să fim mulțumiți de cât de îndrăzneț este acest lucru, dar trebuie să fim curajoși dacă vrem să „pentru a satisface nevoia”.

Bob Mumgaard, CEO CFS, spune că noul raport este un alt indiciu al impulsului crescând al fuziunii. În plus față de două studii ale Academiei Naționale, investiții private în creștere și recomandări conduse de comunitate de la FESAC, el subliniază adoptarea în ianuarie a legislației federale de segregare care a finanțat activitățile uniunii interne și internaționale, inclusiv participarea continuă la ITER.

“Pentru prima dată în 40 de ani, guvernul SUA are o politică de a construi o nouă industrie a energiei, un întreg ecosistem”, spune Mumgaard. „Legislația preautorizează o mulțime de lucruri despre care raportul Academiilor Naționale spune că sunt idei bune, cum ar fi pivotul în tehnologia energetică, cronologia mai agresivă și reglementarea reglementată, care merge destul de bine, de fapt – că totul este pe factură. Stabilirea bazelor pentru ca comunitatea mai largă să ia toate aceste lucruri la inimă și să înceapă să facă treaba. Vara este foarte diferită de companiile izolate care își fac lucrurile și de universități care fac experimentele și a fost foarte „rapid înainte aceste lucruri merg de obicei. Intrăm într-o nouă eră de topire. “

Cecil și profesorul emerit Ida Green, Ernest Moniz, care a funcționat ca secretar al energiei SUA în timpul administrației Obama, adaugă: „Raportul academiei informează comunitatea științifică, Congresul și administrația Biden, care acordă prioritate atenuării riscului schimbărilor climatice. Progrese incredibile în ultimii ani către fuziune ca sursă de energie durabilă – inovație pe mai multe căi tehnologice, susținute în mare parte de capital privat. Parteneriatele public-privat pot contribui la aducerea unora dintre aceste tehnologii la demonstrații în acest deceniu, permițând uniunii să fie un factor esențial al rețea electrică carbonizată înainte de mijlocul sec. “

Raport: Comportarea fuziunii în rețeaua americană

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.