We gebruiken ze om u de beste ervaring te bieden. Als u onze website blijft gebruiken, gaan we ervan uit dat u akkoord gaat met het ontvangen van alle cookies op deze website.
Het Italiaanse oliebedrijf Eni investeert 50 miljoen dollar in Commonwealth Fusion Systems, een spin-off van MIT die samenwerkt met het instituut aan de ontwikkeling van supergeleidende magneten om CO2-vrije energie op te wekken in een kernfusie-experiment genaamd SPARC. Julian Turner spreekt met CEO Robert Mumgaard over de details.
Diep in de eerbiedwaardige zalen van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) vindt een energierevolutie plaats. Na decennia van vooruitgang geloven wetenschappers dat kernfusie eindelijk klaar is om door te breken en dat de heilige graal van onbeperkte, verbrandingsvrije, koolstofvrije energie binnen handbereik is.
De Italiaanse energiegigant Eni deelt dit optimisme en investeert €50 miljoen ($62 miljoen) in een samenwerkingsproject met het Plasma Fusion and Science Center (PSFC) van MIT en het particuliere bedrijf Commonwealth Fusion Systems (CFS), dat tot doel heeft om kernfusie-energie binnen slechts 15 jaar op het elektriciteitsnet te brengen.
Het beheersen van kernfusie, het proces dat de zon en sterren van energie voorziet, wordt belemmerd door een eeuwenoud probleem: hoewel het proces enorme hoeveelheden energie vrijmaakt, kan het alleen worden uitgevoerd bij extreem hoge temperaturen van miljoenen graden Celsius, heter dan het centrum van de zon en te heet voor welk vast materiaal dan ook.
Door de uitdaging om fusiebrandstoffen onder deze extreme omstandigheden op te sluiten, draaien fusie-energie-experimenten tot nu toe met een tekort, waarbij minder energie wordt opgewekt dan nodig is om de fusiereacties in stand te houden, en zijn ze daarom niet in staat om elektriciteit voor het net te produceren.
"Fusieonderzoek is de afgelopen decennia uitgebreid bestudeerd, wat heeft geleid tot vooruitgang in het wetenschappelijk begrip en de technologieën voor fusie-energie", aldus Robert Mumgaard, CEO van CFS.
“CFS commercialiseert kernfusie met behulp van de hoogveldbenadering, waarbij we nieuwe hoogveldmagneten ontwikkelen om kleinere fusie-apparaten te maken met dezelfde natuurkundige principes als de grotere overheidsprogramma's. Om dit te bereiken werkt CFS nauw samen met MIT in een gezamenlijk project, te beginnen met de ontwikkeling van de nieuwe magneten.”
Het SPARC-apparaat gebruikt krachtige magnetische velden om het hete plasma – een gasvormige soep van subatomaire deeltjes – op zijn plaats te houden en te voorkomen dat het in contact komt met enig deel van de donutvormige vacuümkamer.
"De grootste uitdaging is om een plasma te creëren onder omstandigheden waarin kernfusie kan plaatsvinden, zodat het meer energie produceert dan het verbruikt", legt Mumgaard uit. "Dit is sterk afhankelijk van een deelgebied van de natuurkunde dat bekend staat als plasmafysica."
Dit compacte experiment is ontworpen om in pulsen van tien seconden ongeveer 100 MW aan warmte te produceren, evenveel energie als een kleine stad verbruikt. Maar aangezien SPARC een experiment is, zal het geen systemen bevatten om de fusie-energie om te zetten in elektriciteit.
Wetenschappers van MIT verwachten dat de energieopbrengst meer dan twee keer zo hoog zal zijn als het vermogen dat nodig is om het plasma te verhitten, waarmee eindelijk de ultieme technische mijlpaal wordt bereikt: een positieve netto-energieopbrengst uit fusie.
"Fusie vindt plaats in een plasma dat op zijn plaats wordt gehouden en geïsoleerd door magnetische velden", zegt Mumgaard. "Dit is conceptueel vergelijkbaar met een magnetische fles. De sterkte van het magnetische veld is sterk afhankelijk van het vermogen van de magnetische fles om het plasma te isoleren, zodat het de fusieomstandigheden kan bereiken."
"Als we dus sterke magneten kunnen maken, kunnen we plasma's creëren die heter en dichter worden met minder energie. En met betere plasma's kunnen we de apparaten kleiner en gemakkelijker te construeren en te ontwikkelen maken."
"Met hogetemperatuursupergeleiders beschikken we over een nieuw instrument om zeer sterke magnetische velden te creëren, en daarmee betere en kleinere magnetische flessen te ontwikkelen. Wij geloven dat dit ons sneller naar kernfusie zal brengen."
Mumgaard verwijst naar een nieuwe generatie supergeleidende elektromagneten met een grote boring die potentieel een magnetisch veld kunnen produceren dat twee keer zo sterk is als het veld dat in bestaande fusie-experimenten wordt gebruikt, waardoor het vermogen per afmeting meer dan vertienvoudigd kan worden.
De nieuwe supergeleidende magneten, gemaakt van stalen tape bedekt met een verbinding genaamd yttrium-barium-koperoxide (YBCO), zullen SPARC in staat stellen een fusie-energieopbrengst te produceren die ongeveer een vijfde is van die van ITER, maar in een apparaat dat slechts ongeveer 1/65e van het volume beslaat.
Door de omvang, kosten, tijdsduur en organisatorische complexiteit die nodig zijn voor de bouw van energiecentrales voor kernfusie te verminderen, zullen YBCO-magneten ook nieuwe academische en commerciële benaderingen van kernfusie mogelijk maken.
"SPARC en ITER zijn beide tokamaks, een specifiek type magnetische fles gebaseerd op de uitgebreide fundamentele wetenschap van de plasmafysica die zich in de loop der decennia heeft ontwikkeld," verduidelijkt Mumgaard.
"SPARC zal gebruikmaken van de volgende generatie hogetemperatuursupergeleidermagneten (HTS-magneten) die een veel hoger magnetisch veld mogelijk maken, waardoor de beoogde fusieprestaties bij een veel kleiner formaat worden bereikt."
"Wij zijn ervan overtuigd dat dit een essentieel onderdeel zal zijn om kernfusie te realiseren binnen een klimaatrelevant tijdsbestek en dat het een economisch aantrekkelijk product zal opleveren."
Wat betreft tijdschema's en commerciële haalbaarheid is SPARC een evolutie van een tokamak-ontwerp dat al decennia lang wordt bestudeerd en verfijnd, inclusief werk aan MIT dat in de jaren zeventig begon.
Het SPARC-experiment heeft als doel de weg vrij te maken voor 's werelds eerste echte kernfusiecentrale met een capaciteit van ongeveer 200 MW, vergelijkbaar met die van de meeste commerciële elektriciteitscentrales.
Ondanks de wijdverbreide scepsis rondom kernfusie – Eni heeft de vooruitziende blik om als eerste wereldwijde oliemaatschappij er fors in te investeren – geloven voorstanders dat de techniek potentieel een aanzienlijk deel van de groeiende energiebehoefte van de wereld kan dekken en tegelijkertijd de uitstoot van broeikasgassen kan verminderen.
De kleinere schaal die mogelijk wordt gemaakt door de nieuwe supergeleidende magneten biedt potentieel de mogelijkheid om sneller en goedkoper elektriciteit uit fusie-energie op het net te brengen.
Eni schat dat de ontwikkeling van een kernfusiereactor met een vermogen van 200 MW in 2033 3 miljard dollar zal kosten. Het ITER-project, een samenwerking tussen Europa, de VS, China, India, Japan, Rusland en Zuid-Korea, is al meer dan halverwege de doelstelling om in 2025 een eerste test met superheet plasma uit te voeren en in 2035 een eerste kernfusie op vol vermogen te realiseren. Het project heeft een budget van ongeveer 20 miljard euro. Net als SPARC is ITER ontworpen om geen elektriciteit te produceren.
Nu het Amerikaanse elektriciteitsnet verschuift van gigantische kolen- of kerncentrales van 2-3 GW naar centrales van 100-500 MW, kan kernfusie dan nog concurreren op deze lastige markt – en zo ja, wanneer?
"Er is nog onderzoek nodig, maar de uitdagingen zijn bekend, nieuwe innovaties wijzen de weg naar een versnelling, nieuwe spelers zoals CFS brengen een commerciële focus op de problemen en de basiswetenschap is vol成熟," aldus Mumgaard.
“Wij geloven dat fusie dichterbij is dan veel mensen denken. Blijf op de hoogte.” jQuery( document ).ready(function() { /* Bedrijven carrousel */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
DAMM Cellular Systems A/S is een van de wereldleiders op het gebied van betrouwbare, robuuste en eenvoudig schaalbare TETRA- (Terrestrial Trunked Radio) en DMR- (Digital Mobile Radio) communicatiesystemen voor industriële, commerciële en openbare veiligheidsklanten.
De DAMM TetraFlex Dispatcher biedt verhoogde efficiëntie in organisaties die een vloot van abonnees beheren die radiocommunicatie, commando's, controle en monitoring vereisen.
Het DAMM TetraFlex spraak- en datalogsysteem biedt uitgebreide en nauwkeurige spraak- en data-opnamefuncties, evenals een breed scala aan CDR-logmogelijkheden.
Green Tape Solutions is een Australisch adviesbureau dat gespecialiseerd is in milieubeoordelingen, -vergunningen en -audits, evenals ecologische onderzoeken.
Als u de prestaties en betrouwbaarheid van uw energiecentrale wilt verbeteren, hebt u de juiste simulatie-ervaring nodig om dat te bereiken. Eén bedrijf is toegewijd aan het produceren van levensechte energiecentrale-simulatoren die ervoor zorgen dat uw personeel over de benodigde kennis beschikt om uw energiecentrale veilig en efficiënt te bedienen.
Geplaatst op: 18 december 2019