Vi använder dem för att ge dig den bästa upplevelsen. Om du fortsätter att använda vår webbplats antar vi att du godkänner att vi använder alla cookies på webbplatsen.
Det italienska oljebolaget Eni investerar 50 miljoner dollar i Commonwealth Fusion Systems, ett MIT-avknoppningsföretag som samarbetar med institutet kring utvecklingen av supraledande magneter för att producera koldioxidfri energi i ett fusionskraftexperiment som kallas SPARC. Julian Turner får informationen från VD Robert Mumgaard.
Djupt inne i Massachusetts Institute of Technologys (MIT) heliga salar pågår en energirevolution. Efter årtionden av framsteg tror forskare att fusionskraften äntligen är redo att ta sin tid och att den heliga graalen av gränslös, förbränningsfri, koldioxidfri energi kan vara inom räckhåll.
Den italienska energijätten Eni delar denna optimism och investerar 50 miljoner euro (62 miljoner dollar) i ett samarbetsprojekt med MIT:s Plasma Fusion and Science Center (PSFC) och det privata företaget Commonwealth Fusion Systems (CFS), vars syfte är att påskynda införandet av fusionskraft i elnätet på så lite som 15 år.
Att kontrollera fusion, processen som driver solen och stjärnorna, har stoppats av det urgamla problemet: även om metoden frigör enorma mängder energi, kan den bara utföras vid extrema temperaturer på miljontals grader Celsius, varmare än solens centrum och för varmt för att något fast material ska kunna överleva.
På grund av utmaningen med att begränsa fusionsbränslen under dessa extrema förhållanden har fusionskraftsexperiment hittills gått med underskott och genererat mindre energi än vad som krävs för att upprätthålla fusionsreaktionerna, och därför inte kunnat producera elektricitet för elnätet.
”Fusionsforskning har studerats ingående under de senaste decennierna, vilket har resulterat i framsteg inom vetenskaplig förståelse och teknik för fusionskraft”, säger CFS VD Robert Mumgaard.
”CFS kommersialiserar fusion med hjälp av högfältsmetoden, där vi utvecklar nya högfältsmagneter för att tillverka mindre fusionsenheter med samma fysikmetod som de större statliga programmen. För att göra detta arbetar CFS nära MIT i ett samarbetsprojekt, som börjar med att utveckla de nya magneterna.”
SPARC-enheten använder kraftfulla magnetfält för att hålla den heta plasman – en gasformig soppa av subatomära partiklar – på plats för att förhindra att den kommer i kontakt med någon del av den munkformade vakuumkammaren.
”Den största utmaningen är att skapa ett plasma som är utformat för att fusion ska kunna ske, så att det producerar mer energi än det förbrukar”, förklarar Mumgaard. ”Detta är starkt beroende av ett delområde inom fysiken som kallas plasmafysik.”
Detta kompakta experiment är utformat för att producera cirka 100 MW värme i tiosekunderspulser, lika mycket ström som används av en liten stad. Men eftersom SPARC är ett experiment kommer det inte att inkludera systemen för att omvandla fusionskraft till elektricitet.
Forskare vid MIT förväntar sig att produktionen kommer att vara mer än dubbelt så stor som den effekt som används för att värma plasman, och slutligen uppnå den ultimata tekniska milstolpen: positiv nettoenergi från fusion.
”Fusion sker inuti ett plasma som hålls på plats och isoleras med hjälp av magnetfält”, säger Mumgaard. ”Detta är konceptuellt som en magnetisk flaska. Magnetfältets styrka är starkt relaterad till magnetflaskans förmåga att isolera plasmat så att det kan nå fusionsförhållanden.”
"Således, om vi kan tillverka starka magneter kan vi tillverka plasmor som kan bli varmare och tätare med mindre energi för att upprätthålla dem. Och med bättre plasmor kan vi göra enheterna mindre och mer hanterbara att konstruera och utveckla."
"Med högtemperatursupraledare har vi ett nytt verktyg för att skapa magnetfält med mycket hög styrka, och därmed bättre och mindre magnetiska flaskor. Vi tror att detta kommer att få oss att nå fusion snabbare."
Mumgaard hänvisar till en ny generation av supraledande elektromagneter med stor diameter som har potential att producera ett magnetfält som är dubbelt så starkt som det som används i något befintligt fusionsexperiment, vilket möjliggör en mer än tiofaldig ökning av effekten per storlek.
De nya supraledande magneterna är tillverkade av stålband belagt med en förening som kallas yttrium-barium-kopparoxid (YBCO), och kommer att göra det möjligt för SPARC att producera en fusionseffekt som är ungefär en femtedel av ITERs, men i en anordning som bara är ungefär 1/65 av volymen.
Genom att minska storleken, kostnaden, tidslinjen och den organisatoriska komplexiteten som krävs för att bygga fusionsenergienheter, kommer YBCO-magneter också att möjliggöra nya akademiska och kommersiella metoder för fusionsenergi.
”SPARC och ITER är båda tokamaker, en specifik typ av magnetisk flaska baserad på den omfattande grundvetenskapliga utvecklingen av plasmafysik under årtionden”, förtydligar Mumgaard.
”SPARC kommer att använda nästa generations högtemperatursupraledarmagneter (HTS) som möjliggör ett mycket högre magnetfält, vilket ger den riktade fusionsprestanda i mycket mindre storlek.”
"Vi tror att detta kommer att vara en viktig del av att uppnå fusion inom en klimatrelevant tidsram och en ekonomiskt attraktiv produkt."
När det gäller tidsskalor och kommersiell lönsamhet är SPARC en utveckling av en tokamak-design som har studerats och förfinats i årtionden, inklusive arbete vid MIT som började på 1970-talet.
SPARC-experimentet syftar till att bana väg för världens första riktiga fusionskraftverk med en kapacitet på cirka 200 MW el, jämförbar med de flesta kommersiella elkraftverk.
Trots utbredd skepsis kring fusionskraft – Eni har den framåtblickande visionen att bli det första globala oljebolaget att investera kraftigt i den – tror förespråkare att tekniken potentiellt kan möta en betydande del av världens växande energibehov, samtidigt som den minskar utsläppen av växthusgaser.
Den mindre skala som möjliggörs av de nya supraledande magneterna möjliggör potentiellt en snabbare och billigare väg till elektricitet från fusionsenergi i nätet.
Eni uppskattar att det kommer att kosta 3 miljarder dollar att utveckla en fusionsreaktor på 200 MW till 2033. ITER-projektet, ett samarbete mellan Europa, USA, Kina, Indien, Japan, Ryssland och Sydkorea, är mer än halvvägs mot sitt mål om ett första överhettat plasmatest till 2025 och ett första fulleffektsfusionsprojekt till 2035, och har en budget på cirka 20 miljarder euro. Precis som med SPARC är ITER utformat för att inte producera elektricitet.
Så, med tanke på att det amerikanska elnätet går bort från monolitiska kol- eller fissionskraftverk på 2 GW–3 GW till de i intervallet 100 MW–500 MW, kan fusionskraft konkurrera på en tuff marknad – och i så fall när?
”Det finns fortfarande forskning att göra, men utmaningarna är kända, ny innovation pekar ut vägen för att påskynda saker, nya aktörer som CFS sätter ett kommersiellt fokus på problemen och den grundläggande vetenskapen är mogen”, säger Mumgaard.
”Vi tror att fusion är närmare än många tror. Håll utkik.” jQuery(document).ready(function() { /* Företagskarusell */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });
DAMM Cellular Systems A/S är en av världsledande inom pålitliga, robusta och lättskalbara kommunikationssystem för Terrestrial Trunked Radio (TETRA) och digital mobilradio (DMR) för industriella, kommersiella och offentliga säkerhetskunder.
DAMM TetraFlex Dispatcher erbjuder ökad effektivitet i organisationer som driver en flotta av abonnenter som kräver radiokommunikationskommando, styrning och övervakning.
DAMM TetraFlex röst- och dataloggsystem erbjuder omfattande och noggranna röst- och datainspelningsfunktioner, samt ett brett utbud av CDR-loggningsfunktioner.
Green Tape Solutions är ett australiskt konsultföretag som specialiserar sig på miljöbedömningar, godkännanden och revisioner, samt ekologiska undersökningar.
När du vill förbättra ditt kraftverks prestanda och tillförlitlighet vill du ha rätt simuleringsupplevelse för att nå dit. Ett företag har dedikerat sig till att producera verklighetstrogna kraftverkssimulatorer som säkerställer att din personal har den kunskap som krävs för att driva ditt kraftverk säkert och effektivt.
Publiceringstid: 18 december 2019