Ученые доказали, что термоядерная энергетика никогда не будет рентабельна
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Специалисты годами называли термоядерный синтез главным способом получения чистой электроэнергии. Политики рассматривали водородную отрасль как безупречный вариант отказа от нефтегазового топлива. Американское правительство выделило миллиард долларов на такие проекты на 2024 год. Венчурные инвесторы дополнительно потратили два миллиарда долларов на поиск новых сверхпрочных сплавов.
Воодушевление строилось лишь на теоретических вычислениях и успехах других промышленных отраслей. Физики ошибочно переносили темпы падения цен массовых солнечных батарей на сложную ядерную физику. Экономические модели сулили снижение расходов минимум на 20% при каждом следующем удвоении введенной энергетической мощности комплекса.
Сомнения в реалистичности планов возникали давно: еще в 2021 году Илон Маск называл подобные проекты полностью ненужными из-за громоздкости. Долгое отсутствие реально работающих реакторов мешало строгой проверке рекламных заявлений стартапов.
Швейцарские ученые смоделировали перспективы удешевления нового оборудования и пришли к неутешительным выводам. Результаты опубликовали в журнале Nature Energy.
Исследователи детально проанализировали методики магнитного удержания плазмы и передового лазерного инерциального синтеза. Скорость падения цены реактора напрямую зависела от размеров конструкций, внутренней архитектуры и сложностей программной адаптации под рельеф местности. Авторы концепции опросили 28 опытных проектировщиков, чтобы оценить системы по стандартной семибалльной шкале.
Для сравнения конструкторы выдали солнечным панелям два балла за предельную простоту. Классические крупногабаритные атомные электростанции заработали шесть баллов. Магнитные термоядерные комплексы пробили потолок и удостоились почти семи баллов. Вакуумный реактор по внутреннему строению походил на многослойную сферу. Малейшее изменение параметров рабочей плазмы неминуемо заставляло персонал полностью переделывать внешние защитные барьеры.
Габариты строений также крайне мешали срезанию капитальных затрат. Магнитному реактору физически требовалась базовая мощность от 530 мегаватт для полноценного выхода на окупаемость, а лазерным системам — от 230 мегаватт. Огромные размеры зданий навсегда исключили поточный фабричный выпуск стандартизированных узлов. Каждое эксклюзивное строительство заставляло ученых изобретать уникальную подстройку водоснабжения под жесткие сейсмические требования территории. Инженеры гарантированно лишились возможности собирать рабочее ядро на заводах и привозить его готовым прямо на площадку.
Аналитики изучили бюджетные сметы десятков профильных компаний отрасли. Ожидаемые капитальные вложения отличались на порядки. Независимые разработчики оценивали траты в пределах 1400 долларов на один киловатт мощности. Представители государственных структур закладывали колоссальные суммы вплоть до 43 000 долларов на один киловатт.
Авторы новой научной работы отказались рассчитывать мифическую точную цену строительства. Колоссальный разброс сумм наглядно продемонстрировал меру высочайшей неопределенности и непрогнозируемых стартовых рисков для нового рынка электроэнергии.
Расчеты швейцарской группы на основе исторического опыта сооружения атомных систем обрисовали пессимистичную картину для потенциальных кредиторов. Истинный темп падения расходов составил скромные 5%. Это вместе с гигантскими бюджетами на возведение первых установок оставило водородный синтез далеко позади ветрогенераторов по уровню рентабельности.
Строгое академическое моделирование охладило пыл энтузиастов и доказало искусственно завышенную прибыльность перспективных установок. Исследователи пришли к выводу, что для жизнеспособности плазменной отрасли физикам потребуется отказаться от гигантских масштабов комплексов в пользу поиска кардинально новых компактных реакторов.
Но, конечно, все может быть не так однозначно. Редакция Naked Science взяла комментарий по поводу этой научной работы у директора частного учреждения госкорпорации по атомной энергии «Росатом» «Проектный центр ИТЭР» Анатолия Витальевича Красильникова. Он подчеркнул, что технология находится на этапе доказательства реализуемости, а какое будет решение по концепции реактора будет видно в будущем. Поэтому пока рано говорить о стоимости:
На сегодняшний день есть несколько концепций термоядерного реактора: токамак ITER, китайский токамак BEST, лазерный синтез, стеллараторы, открытые ловушки. Какая концепция будет в результате лидером в будущем прогнозировать сложно. Сейчас по параметрам исследования плазмы лучше всего проявляет себя токамак.
А какое будет решение по концепции реактора покажет будущее. Да, это заведомо намного сложнее ядерного реактора и, тем более, солнечных батарей. Поэтому сейчас вряд ли кто-то может реально прогнозировать, как может меняться стоимость термоядерного реактора после выбора концепции.
Второй важный момент — это несравниваемые сферы. Скажем, как можно сравнивать источник энергии в космосе с гидроэлектростанцией? Там не будет такого, а только очень ограниченные виды топлива, в частности, термоядерное. Поэтому для некоторых задач может не быть альтернативы. И тогда мы либо идем за будущим, либо остаемся на Земле и считаем рентабельность.
По поводу компактизации, уменьшать размеры несомненно надо, но относительно уровня компактизации сейчас сказать ничего нельзя. Конечно, будут нужны станции и по 100 мегаватт, а не только гигаваттные, но на текущем этапе мы доказываем реализуемость. Это область исследований: строим и пытаемся понять, как это работает, а дальше будем оптимизировать и компактизировать в зависимости от финального решения.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые впервые охарактеризовали «темное» электронное состояние в светочувствительном фрагменте зеленого флуоресцентного белка. Химически изменив этот фрагмент, авторы целенаправленно «выключили» его свечение: в возникшем темном состоянии молекула не излучает свет, а накапливает энергию ультрафиолета, чтобы затем безопасно от нее избавиться. Защитный механизм запускается за рекордно короткое время — благодаря сверхбыстрой перестройке электронов и ядер молекула избегает разрушения под внешним излучением. Открытие будет полезно для разработки нового поколения солнцезащитных материалов и покрытий с программируемой фотостабильностью.
Высота космической орбиты — это не просто удаление от поверхности Земли. Она позволяет выполнять полетные задания, недоступные для других орбит. Какими бывают высокие околоземные орбиты, что они дают спутникам и как обеспечивают им необычные условия для работы, рассказываем в нашем новом материале.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии