Перша комерційна термоядерна електростанція
10 травня в США була підписана пілотна угода про будівництво першої у світі станції з виробництва електроенергії шляхом термоядерного синтезу. Потужність установки оцінюється в 50 МВт або більше. Скільки саме – стане зрозумілим після року тестової експлуатації, а на повну потужність станція вийде з 2028 року.
Угоду підписали компанії Microsoft Energy («дочка» тієї самої Microsoft, дітище Белла Гейтса) та Helion Energy (її цікаву історію ми розповімо пізніше). Голова ради директорів Helion Девід Кертлі сказав, що компанія зробила вже велику роботу, розробила шість прототипів термоядерного реактора і стала першою, кому вдалося отримати контроль над процесом термоядерного синтезу при температурі 100 млн градусів Цельсія, але головне: у 2024 році – тобто вже через рік (!) – компанія буде готова продемонструвати комерційне виробництво електроенергії шляхом термоядерного синтезу.
Заступник голови ради директорів та президент Microsoft Бред Смітт прокоментував, що саме ця технологія допоможе світу здійснити енергоперехід до чистої, безвуглецевої економіки і що довгострокова мета Helion передбачає створення методу виробництва найчистішої енергії. Сама ж Microsoft планує стати Net-zero компанією (тобто яка споживає лише абсолютно «зелену» енергію) вже до 2030 року.
Найцікавіше в цій історії те, що комерційно вигідний термоядерний синтез поки що залишається недосяжним. Проте Microsoft вірить в успішність своєї венчурної інвестиції та навіть уже уклала контракт на постачання електроенергії, отриманої на реакторі Helion Energy.
У 2021 році Helion стала першою приватною компанією, яка досягла у своїй установці температури 100 млн градусів Цельсія. Однак для проведення енергоефективної реакції вона має бути вдвічі більшою. Helion - компанія з Еверетта, штат Вісконсін, використовує технологію під назвою магнітно-інерційний синтез, а для отримання енергії компанія планує використовувати рідкісний на Землі, але поширений на інших планетах ізотоп гелій-3.
Повноцінний промисловий термоядерний реактор потужністю 50 МВт за планом буде введений в експлуатацію до 2028 року, і після одного року випробувань вийде на проектну потужність. Але на шляху до нього Helion Energy створить ще одну установку-прототип – Polaris. Це відбудеться наступного року, і саме на ній компанія обіцяє виробити першу комерційно ефективну термоядерну енергію.
«50 мегават – це великий перший крок до термоядерного синтезу в комерційному масштабі, і доходи відразу ж підуть нам на розробку більшої кількості електростанцій і запуск в мережу енергії термоядерного синтезу – як у США, так і на міжнародному рівні», – заявив засновник Helion Energy Девід Кіртлі. Передбачається, що потужності такого реактора вистачить для постачання електроенергії приблизно 50 000 домогосподарств, тобто для невеликого міста.
По суті, якщо все піде, як планується, вже наступного року ми побачимо технологічний прорив, який стане основою нової електроенергетичної революції. Так само, як свого часу перестали використовувати коней для перевезення людей та вантажів, так і доопрацювання процесу термоядерного синтезу до рівня комерційної ефективності дозволить людству стратегічно піднятися на новий рівень технологічного розвитку та перекроїти паливно-енергетичний баланс світу на довгострокову перспективу до 2050 року та надалі.
Нагадаємо, що термоядерний синтез відбувається, коли два легкі атомні ядра зливаються в одне, важче. Внаслідок цього процесу вивільняються величезні кількості енергії при нульових вуглецевих викидах та обмеженому радіоактивному випромінюванні. Однак для створення АЕС потрібно навчитися підтримувати стабільну роботу термоядерних реакторів та знайти спосіб, як використовувати цю енергію.
Розробники (переважно зі США, Канади та Європи) зуміли досягти великих успіхів із серпня 2021 року, коли вчені з Ліверморської національної лабораторії наблизилися до того, щоб отримати більше енергії в термоядерному реакторі під впливом лазерних імпульсів – це завдання відоме під назвою «чистий приріст». У грудні 2021-го національної лабораторії вперше вдалося досягти чистого приросту енергії.
Незвичайне «коріння» Helion Energy
Поки компанія Helion Energy не досягла комерційної ефективності (але витрачає величезні кошти на розробки та створення прототипів реакторів), її головним спонсором є партнер Microsoft, розробник найбільшої мовної моделі (і найвідомішої нейромережі) СhatGPT, творець компанії OpenAI Сем Альтман. Із залучених Helion у 2021 році $570 млн, $375 млн компанія отримала саме від нього.
Сем Альтман як генеральний директор стартапу OpenAI, який займається штучним інтелектом, став справжньою зіркою ІТ-світу лише зараз. Але мало хто знає, що Альтман вже понад десять років входить до числа провідних інвесторів Кремнієвої долини. А ставка на стартап Helion Energy Inc., що займається термоядерним синтезом, стала однією з найбільших у його житті.
Цікаво, що насправді в розробки у сфері термоядерної енергетики інвестують гроші багато засновників ІТ-компаній, які стали мільярдерами на комп'ютерному та інтернет-бізнесі. Джефф Безос, Пітер Тіль, Білл Гейтс, Марк Беніофф та інші вірять, що давня мрія про створення термоядерних реакторів може стати реальністю протягом кількох найближчих років. «Це святий Ґрааль. Це казковий єдиноріг», – каже Беніофф, голова корпорації Salesforce, яка інвестувала у дочірню компанію Массачусетського технологічного інституту під назвою Commonwealth Fusion Systems. Стартап має намір будувати компактні термоядерні електростанції. У ядерного синтезу, додає Беніофф, немає кордонів, якщо ви вмієте його використовувати.
Сам Марк Беніофф каже, що його в цю область привів Винод Хосла, співзасновник Sun Microsystems, який був одним із перших інвесторів у сфері приватних розробок у галузі ядерного синтезу – зазвичай цим займаються університети та національні лабораторії. Хослу цікавить можливість створення величезного високотемпературного надпровідного електромагніту. Він витратив 15 місяців на аналіз документації та найняв три команди фахівців, щоб оцінити проект перед інвестуванням.
Він вважає, що необхідно протестувати кілька варіантів і інвестує ще в одну фірму - Realta Fusion, дочірню компанію Вісконсінського університету в Мадісоні. «Навіть якщо спрацює лише один, планета вже у виграші, на мій погляд», – каже він. Як інвестор, Хосла сприймає синтез так: «З фінансової точки зору ви або втрачаєте суму, яку вклали, або заробляєте в тисячу разів більше. Такою є математика синтезу».
У розробки в галузі термоядерної енергії також інвестують промислові компанії, провідні нафтовидобувні корпорації та фонди національного добробуту, а також Міністерство оборони США, які шукають для супутників джерело енергії розміром із тостер. «Існує розумна ймовірність того, що хоча б одна або дві компанії в цьому десятилітті досягнуть умов, необхідних для синтезу», – говорить Ернест Моніз, який очолює некомерційну дослідницьку групу Energy Futures Initiative, а раніше обіймав посаду міністра енергетики США. Фірми та їхні інвестори бачать паралелі між своєю діяльністю та штучним інтелектом, який також вимагає величезних обчислювальних потужностей для того, щоб запускати мовні моделі.
За даними Промислової асоціації ядерного синтезу, розташованої у Вашингтоні, обсяги приватного фінансування перевищують $5 млрд, причому сім фірм залучили щонайменше $200 млн. Згідно з PitchBook, приблизно 75% фінансування було виділено з 2021 року.
Минулого року компанія Lowercarbon Capital, яку заснував ранній інвестор Twitter та Uber Кріс Сакка, запустила фонд у галузі ядерного синтезу, який керує засобами ендавментів, корпорацій та сімейних офісів. Клей Дюма, партнер-засновник, каже, що Lowercarbon Capital була переконана в тому, що сфера термоядерного синтезу близька до прориву, тому що незалежно від особливостей тих чи інших методів компанії досягали технічних цілей. «Розширення доступу до обчислювальних потужностей та прориви в галузі науки про матеріали прискорили їх прогрес сильніше, ніж будь-хто міг очікувати», – каже Дюма.
Крім того, Lowercarbon Capital інвестувала в компанію Avalanche Energy, яка провела раунд фінансування серії А на $40 млн. Генеральний директор Avalanche Energy Роберт Ленгтрі говорить, що компанія зосереджена на невеликих системах, які можна швидко будувати та тестувати на комерційному устаткуванні. «Ми хочемо створити найменший термоядерний реактор у світі. Тоді мова, можливо, йтиме про проект вартістю десятки мільйонів, а не мільярди доларів, і його можна буде втілити зусиллями невеликої команди», – каже він.
Досягти ядерного синтезу так складно, що компанії розробляють інші продукти, поки тестують прототипи своїх реакторів. Як каже Адам Родман, засновник хедж-фонду Segra Capital Management, який інвестував у канадську компанію General Fusion, ця інтелектуальна власність є цінною незалежно від того, що виходить у сфері термоядерного синтезу. До речі, Джеффрі Безос, засновник Amazon, теж інвестував у General Fusion.
Що робити Україні?
Поки все, на жаль, виглядає так, що Україна залишається осторонь буму термоядерної енергетики, що починається. Якщо нова технологія «вистрілить» (що дуже ймовірно), то вже через 10-15 років ми можемо виявитися свого роду «заповідником» застарілих, малоефективних та «брудних» (за новими стандартами) АЕС – хай навіть частина з них будуть зовсім нові.
Що робити? У термоядерній енергетиці неминуче наближається змагання між Америкою (лідирує у комерціалізації) та Європою (лідирує у вирішенні наукових проблем). Можливо, якщо дуже постаратися, можна досягти того, що перша європейська термоядерна електростанція буде спільними зусиллями країн континенту побудована в повоєнній Україні. По-перше, як символ європейської єдності у підтримці нашої країни, а по-друге, просто щоб нікому прикро не було. Але скажімо прямо, шанси на це поки що невеликі.
Ймовірно, окремі українські підприємства зможуть постачати якісь технічні компоненти для термоядерних станцій – все ж таки це дуже складні пристрої, там багато чого буде потрібно. Можливо, будуть потрібні й якісь патенти, які належать Україні. Але це все революції у нашій енергетиці не зробить.
Можливо, нашій країні варто зазирнути далі, і після війни сфокусуватися на розвитку вітчизняних ракетно-космічних технологій, тому що найбільші запаси головного термоядерного палива – гелію-3 – знаходяться на Місяці. І їхнє комерційне освоєння вже вважається не фантастикою, а цілком привабливою для інвесторів справою.
