麥肯錫報告：能源挑戰(zhàn)日益巨大，核聚變研發(fā)迎來轉折點

極客網·新能源10月18日 麥肯錫最近發(fā)布的一份報告預測，到2050年，全球電力消耗將會是目前的3倍?，F在全球二氧化碳排放約有30%來自發(fā)電，如何達到零排放目標，這是人類未來幾十年需要面對的挑戰(zhàn)。

在現有的清潔電力中，最有前景的是風電、太陽能發(fā)電，到了2030年預計風電和光電會成為很多國家最便宜的電力。除此之外，地熱或潮汐能也值得期待，只是它們的成本比風電、光電貴不少。

人類如果想實現可持續(xù)發(fā)展目標，最理想的能源可能還是核聚變。可惜，到目前為止核聚變機器在技術上還行不通，輸入反應堆的能量比生成的能量還要高。

不過不要悲觀，報告認為，在過去5年里核聚變研發(fā)已經觸及轉折點。

想實現核聚變發(fā)電難度很高，人類探索了60年，現在還沒有找到可以適應市場的解決方案。最大的難題在于如何防止能量流失，正是因為這個原因，現在核聚變反應堆消耗的能量高于創(chuàng)造的能量。

核聚變發(fā)電如此難，為何麥肯錫卻相信它走到轉折點呢？有如下幾個原因：

1、新技術讓核聚變有了打破瓶頸的條件。

有了3D打印技術，人類可以打印出具有復雜幾何形態(tài)的零部件，核聚變機器需要這樣的零件，它們可以降低成本，而且可以讓設計實現快速迭代。計算機技術突飛猛進，人類可以用代碼模擬核聚變反應，預測核聚變機器的性能，不需要花費大量金錢制造龐大的實驗設施。振動會導致能量從核心核聚變反應堆流失，最近幾年振動控制技術不斷在進步。

有了種種技術創(chuàng)新，核聚變正在快速進化。電動汽車發(fā)展100年原地踏步，但現在鋰電池技術的進步讓電動汽車騰飛。中國在2005-2008年實現低成本多晶硅太陽能電池板突破，使得太陽能發(fā)電在過去10年快速增長。也許核聚變也能上演奇跡。

2、核聚變研究方向發(fā)生了巨大變化，私人資本涌入。

在過去20年里，核聚變私人投資一直在增長，2021年的投資翻了近兩倍。這些資金有的來自傳統科技企業(yè)風險投資，有的來自能源企業(yè)戰(zhàn)略投資。比如意大利埃尼集團、能源公司Equinor就投資了Commonwealth Fusion Systems。有個人投資，比如Y Combinator掌門人Sam Altman投資了Helion Energy。有政府投資，比如英國Innovation & Science Seed Fund投資了Tokamak Energy。

有了充足的資金，私營企業(yè)才能建造更大的核聚變組件，設計更接近完整尺寸的原型機。數據顯示，2001-2005年時研究核聚變的私營企業(yè)只有1家，06-10年增至7家，2011年至2015年增至14家，2016年至2020年增至25家，2021年也是25家。

未來5-10年，核聚變將會迎來關鍵發(fā)展期，在未來5年里，我們或可看到一些突破。

首先，要讓核聚變反應堆達到一定的溫度和壓力條件需要注入強大的能量，反應堆產生的能量能否超過注入的能量，這是一項關鍵指標。

其次，要證明組件的性能是合格的。高溫超導磁體、等離子注入器、射頻加熱系統、新的容器壁材料都需要驗證，如果在2025年前證明這些重要的子系統和組件是可行的，那么到在2030年左右時有可能建造原型核聚變電廠并運行。

最后就是建造電廠，證明它在經濟上可行，2026年之前我們應該能看到至少一座原型電廠。

聽起來美好，最后麥肯錫還是澆了一盆冷水。報告說：“技術還要繼續(xù)發(fā)展，我們不能保證現有的核聚變概念最終會產生凈能量。長久以來，我們一直在做著核聚變夢，但這一次的結果可能會有些不同?！?/p>

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