אילון מאסק: אנרגיה סולארית לעומת אנרגיה היתוך - מי מנצח ולמה?

כשמדובר בדיונים על מקורות אנרגיה, מפלגתיות היא כיום חלק בלתי נפרד מהנושא. שמרנים עשויים להעדיף דלקים מאובנים, ליברלים פאנלים סולאריים וכלי רכב חשמליים, וטכנולוגים מקווים לרנסנס גרעיני (ביקוע גרעיני).

בינתיים, מדענים משתמשים בתקציבים של מיליארדי דולרים כדי לנסות לשחרר היתוך גרעיני, שיכול, תיאורטית, להיות מקור האנרגיה האולטימטיבי שהוא גם נקי וגם בלתי מוגבל. אבל לא כולם מסכימים שזה צפוי לעבוד בקרוב.

ראשית, הספקנים מוצדקים למדי על ידי הרקורד התהומי של תחזיות לגבי היתוך גרעיני שיהפוך לשימושי ובת קיימא מבחינה מסחרית - נקודת זמן שתמיד נראית רחוקה 20-30 שנה, וכך היה ב-80 השנים האחרונות.

לאחרונה, מנהיג הטכנולוגיה, המיליארדר והדמות השנויה במחלוקת, אילון מאסק, הכניס את משקלו לדיון. הוא למעשה אמר שפרויקטים של מחקר היתוך גרעיני הם חסרי טעם, מכיוון שהכור הגרעיני הטוב והשימושי ביותר כבר קיים: השמש.

מקור: אילון מאסק / X

ואכן, תפוקת האנרגיה של השמש צפויה להאפיל לצמיתות על האנושות.

בעוד שנפחו של צדק גדול פי 1,300 מנפחו של כדור הארץ, השמש עדיין גדולה ממנו. הוא מכיל 99.86% מכלל המסה במערכת השמש שלנו ושורף כל הזמן 600 מיליון טון של מימן בכל שנייה.

לכן, לדברי מאסק, האנושות צריכה פשוט להכפיל את השימוש באנרגיה סולארית ולשכוח מהיתוך גרעיני.

אבל האם הוא צודק?

היתרון הגדול של אנרגיה סולארית: עלות ומהירות

במאמר קודם שכותרתו "עידן השמש - עתיד מזהיר לאנושות", דנו כיצד אנרגיה סולארית הופכת במהירות למקור האנרגיה העיקרי של הציוויליזציה שלנו.

במידה רבה, הדבר נבע מכמה עשורים של התקדמות שראו את מחירם של פאנלים סולאריים ירד פי 30.

מקור: IEA

במקביל, רכבים חשמליים ופארקי סוללות גדולים מספיק כדי להזין את רשת החשמל הגדילו את התועלת של חשמל על פני דלקים מאובנים.

ובכל זאת, אנרגיה סולארית סובלת מכמה מגבלות:

• הייצור נמוך בהרבה בחורף, במיוחד בקווי הרוחב הצפוניים.
• קצב ירידת המחירים החל להאט.
• הייצור הוא לסירוגין וקשה לחיזוי, וכתוצאה מכך תרחישים פחות אידיאליים:
  • אנרגיה סולארית נשארת חלק קטן מכלל תמהיל האנרגיה, ותורמת באופן משמעותי רק בימים שטופי שמש.
  • או שאנרגיה סולארית הופכת לחלק גדול יותר מתמהיל האנרגיה, אך עם עודף קיבולת עצום לימים ללא שמש.
  • או שיש לבנות פארקי סוללות ענקיים, מתקני מימן או מערכות אחסון אנרגיה אחרות - בעלות טריליונים - כדי להשלים את האנרגיה הסולארית בימים מעוננים, ערבים וחורפים.

במקביל, אנרגיה סולארית עובדת כעת, בעוד שכורי היתוך הם עדיין רק תיאוריה בכל הנוגע למודלים שימושיים מסחרית.

האם היתוך גרעיני יכול להפוך למסחרי?

כפי שהסברנו ב הדו"ח המעמיק שלנו על היתוך גרעיני, היתוך גרעיני הוא, תיאורטית, מקור האנרגיה האידיאלי: הוא אינו מייצר זיהום (התפוקה היא הליום), צורך את החומר הנפוץ ביותר ביקום (מימן), והוא חזק בסדרי גודל אפילו מתחנות הכוח הגרעיניות הגדולות ביותר.

הבעיה היא שזה דורש טיפול בטוח וזול בחומר בזמן שהוא דחוס ומחומם לעשרות או מאות מיליוני מעלות - ובמקביל איכשהו להפיק ממנו אנרגיה.

בעוד שידענו כיצד להפעיל היתוך גרעיני מאז שנות ה-1950, הפיכתו לשימושי לייצור אנרגיה הייתה מטרה חמקמקה.

ובכל זאת, פרויקט ITER הבינלאומי מתקדמת. וחברות פרטיות כמו מערכות היתוך של חבר העמים ו פרוקסימה פיוז'ן מכריזים על דגמים מסחריים משלהם שייצאו לאור בשנים הקרובות.

אז, כדי להמשיך את ההשוואה שאילון מאסק עורר: גם אם יפותח היתוך מסחרי, האם הוא הופך למיושן על ידי אנרגיה סולארית?

השוואה בין אנרגיה סולארית לאנרגיה היתוך

סקירה כללית

הטיעונים המרכזיים תלויים בזווית שבה אתה רואה כל מקור אנרגיה.

הטיעון בעד אנרגיה סולארית הוא שהיא למעשה "חינם", במובן שהאנרגיה כבר נוצרה על ידי כור ההיתוך הגרעיני הענק שהוא השמש, ומגיעה לכדור הארץ כל יום, מחכה להיאסף.

מבקרים יאמרו שבעוד שכמות החומרים הכוללת שפוגעת בכדור הארץ היא עצומה, היא מפוזרת מדי למטר מרובע מכדי להיות יעילה באמת ופגיעה מדי לשינויים סביבתיים.

מצד שני, כורי היתוך גרעיני עתידיים ייצרו אנרגיה מרוכזת הרבה יותר, וייצרו חשמל לפי דרישה. זה גם בלתי תלוי לחלוטין במזג האוויר, בעונות השנה או בשעות היום.

בסופו של דבר, הטיעון אינו טכני כל כך, כמו שהוא מושגי וכלכלי.

החלק כדי לגלול →

איך אנרגיה סולארית יכולה לנצח?

הנתיב הכלכלי

יש כמה דרכים בהן אנרגיה סולארית יכולה להיות הגיונית, לא משנה כמה יעילה תהיה היתוך גרעיני.

אחת מהן היא להפוך לזול ונמצא בכל מקום עד שייצור אנרגיה יהפוך למחשבה שלאחר מעשה. לדוגמה, אם פאנלים סולאריים הופכים זולים מספיק, הגיוני לכסות בהם כל גג, כל גדר ואולי גם כל קיר חיצוני.

פאנלים דו-צדדיים, המייצרים אנרגיה הן מלפנים והן מאחור, יהיו אידיאליים עבור עיצובים רבים כאלה. לפאנלים עמידים במיוחד יהיו גם יתרונות כלכליים גדולים אם יוכלו לייצר אנרגיה במשך 30 או 50 שנה עם הפסדים מינימליים.

מקור: Next2Sun

בהקשר זה, תרחיש זה דורש גם עלויות זניחות עבור סוללות, כך שניתן יהיה להשלים את כל ערבי החורף על ידי ייצור סולארי גבוה יותר בימי שמש. חיבורים למרחקים ארוכים (אלפי קילומטרים או מיילים) בין רשתות החשמל יכולים גם הם לסייע.

אז, לא משנה כמה יעיל יהיה היתוך גרעיני, סביר להניח שהוא יודח ליישומים נישה, כאשר עיקר רשת החשמל מסופקת על ידי פאנלים סולאריים, ככל הנראה ממוקמת במקומות שטופי שמש כמו מדבריות או הרים גבוהים.

נתיב ההיי-טק

אפשרות נוספת עבור פאנלים סולאריים כדי להקל על המגבלות שלהם - הקשורות בעיקר למחזור היום-לילה ולמזג האוויר - היא להעביר אותם למקום שבו שני הבעיות נעלמו: לחלל.

אנרגיה סולארית מבוססת חלל, אשר הסברנו במאמר ייעודי, מסתמך על הצבת חוות סולאריות למסלול, שם השמש זורחת 24/7, ובעוצמה גבוהה בהרבה מאשר על פני כדור הארץ. לאחר מכן, החשמל מועבר חזרה לכדור הארץ באמצעות קרני מיקרוגל ותחנות קליטה ייעודיות.

לצורך העניין, תחנות סולאריות כאלה יוכלו, בטווח הארוך, להיות ממוקמות במסלול סביב נוגה, מרקורי, או אפילו קרוב יותר לשמש, מה שיגדיל עוד יותר את הייצור שלהן.

למרות שלא ניתן להסביר זאת בטענתו של מאסק, ייתכן שזהו ההיגיון מאחוריה. בעוד שאנרגיה סולארית קרקעית עדיין אינה מושלמת, קריסת עלויות השיגור של טילים כמו חלל-ספינת החלל של מאסק עלולה להפוך את האנרגיה הסולארית בחלל לזולה כל כך עד שתוכל להתחרות ישירות בכל מקורות האנרגיה האחרים.

איך היתוך יכול לנצח?

כמובן, הצעד הראשון בדרך לניצחון במרוץ להפוך למקור האנרגיה העיקרי של האנושות הוא להצליח לייצר יותר אנרגיה ממה שהיא צורכת לצורך הצתה.

אם זה יקרה, השאלה תהיה בעיקר כלכלית, עם כמה שאלות מרכזיות שיצריכו תשובות:

• מהי עלות בניית תחנת כוח להיתוך גרעיני? (עלויות הון)
• כמה עולה לייצר קוט"ש לאחר בנייתו, תוך התחשבות בכל ההוצאות - לא רק דלק אלא גם משאבי אנוש, תחזוקה, תיקונים, השבתה, ביטוח וכו'? (עלויות תפעול)
• כמה זמן ניתן לפעול לפני שיהיה צורך לצאת לפרישה (מסגרת זמן פחת)?

אנחנו יודעים שזה יכול להיות מסובך, שכן ביקוע גרעיני, למרות שהוא פלא טכנולוגי, הוא גם יקר מאוד לבנייה ותפעול.

בעוד שחלק מהעלויות הללו קשורות לסיכונים הטבועים בביקוע גרעיני (שנעדרים בהיתוך גרעיני), טכנולוגיה שלקח לנו כמעט מאה שנה לשלוט בה כנראה לא תהיה זולה, ותדרוש מגנטים מוליכי-על ענקיים, אלקטרוניקה מתקדמת, מחשבי-על, חומרי-על חדשים ומומחים בפלזמה ובפיזיקת קוונטים.

עם זאת, היתוך גרעיני ינצח בכל יישום הדורש הרבה אנרגיה במקום אחד, לפי דרישה. אז לא משנה מה, אם היתוך גרעיני יהפוך למציאות, הוא כנראה יהפוך למקור האנרגיה המועדף עבור ספינות צבאיות גדולות, חלליות ותעשיות כבדות מסוימות.

זה גם יהיה מקור האנרגיה המועדף לכל חקר חלל עמוק, שכן אור השמש פוחת באופן אקספוננציאלי ככל שאנו מתרחקים מהשמש. לדוגמה, צדק מקבל רק 4% מאור השמש שכדור הארץ מקבל.

שלושה תרחישים לתמהיל האנרגיה: אנרגיה סולארית, אגירה, היתוך

בסך הכל, תמהיל האנרגיה העתידי של האנושות יהיה תלוי בכמה משתנים, שאת חלקם אילון מאסק עובד קשה באופן אישי כדי לשנות.

תרחיש 1: חומת המגבלות של אנרגיה סולארית

אם לא יתממשו פאנלים סולאריים זולים יותר וגם לא אגירת אנרגיה זולה במיוחד, הטכנולוגיה תתחיל להתקדם לאט יותר ויותר.

במקרה זה, אנרגיה סולארית אינה מסוגלת לנהל את מלוא דרישת רשת האנרגיה, וצריכת עומס הבסיס והחורף חייבת להיות מכוסה על ידי דלקים מאובנים או סוג כלשהו של אנרגיה גרעינית - כאשר היתוך גרעיני הוא האפשרות האידיאלית במידת האפשר, הודות להיותה דלת פחמן וסיכון נמוך.

בהתחשב בפופולריות הנוכחית של אנרגיה סולארית, סביר להניח שזה יקרה אם הטכנולוגיה של פאנלים סולאריים וסוללות כאחד תפגע במגבלות פיזיקליות בסיסיות שיעכבו התקדמות נוספת.

תרחיש 2: אנרגיה סולארית בכל מקום

באפשרות זו, אנרגיה סולארית הופכת כל כך זולה עד שכמעט ולא כדאי למדוד את עלויותיה. הייצור כה שופע עד שבימים שטופי שמש יש עודף עצום "חסר תועלת", בעוד שבימים חשוכים יותר עדיין מכוסים על ידי פארק פאנלים סולאריים עצום הנמצא בכל מקום, המכסה את רוב הבניינים, הכבישים וכו'.

שפע אנרגיה כזה מאפשר פתרון רבות מבעיות עידןנו:

• התפלת מי ים מאפשרת ירוקות מדבריות ושפע של מים מתוקים.
• לכידת פחמן יכולה להיעשות בקנה מידה עצום, ובכך לפתור כל דאגה בנוגע לפליטות פחמן.
• אנרגיה זולה ללא הגבלה מאפשרת לנו לכרות מתכות מעפרות באיכות נמוכה, ובכך ליצור אספקה ​​כמעט בלתי מוגבלת של חומרי גלם.
• עלות התאורה המלאכותית הופכת לזניחה, מה שהופך את חוות אנכיות למקור המזון העיקרי שלנו, מה שמאפשר לנו לייצר מחדש פרא על חלקים גדולים של הסביבה.

מקור: אדמה אחת

אותה תוצאה מושגת על ידי פריסה מוצלחת של חוות סולאריות מסלוליות. אספקת האנרגיה העצומה אינה יכולה לספק רק את כדור הארץ, אלא גם את מושבות החלל ואת פעילות כריית האסטרואידים, מה שמוביל לשפע דומה של מתכות, משאבים ואנרגיה.

תרחיש 3: היתוך שולט

רוב הטכנולוגיות מתחילות לאט, נכנסות לשלב של שיפורים אקספוננציאלים, ואז מתחילות לקפוא על שמריהן עקב המגבלות הטבועות בקונספט. זה משהו שראינו כמעט בכל טכנולוגיה חדשה ב-200 השנים האחרונות.

מה שהופך את היתוך לכל כך מרגש הוא שהטכנולוגיה בקושי יוצאת מהשלב הקונספטואלי לשלב המסחרי.

העלויות והיעילות צפויות להשתפר באופן דרסטי כאשר ייכנסו לתוקף הבנה ניסיונית רבה יותר, יתרונות לגודל ותגליות חדשות, בדומה לאופן שבו למנועי בעירה מוקדמים יש מעט מאוד במשותף עם מנועי הרכב של ימינו.

אז בעוד שלאנרגיה סולארית יש סיכוי להפוך ל"זולה מדי למדידה", להיתוך גרעיני יש סיכוי גדול אף יותר להשגת מטרה כה נשגבת.

מה שיכול להטות את הכף הוא אם היתוך גרעיני יפותח מספיק מהר. אם תצוץ אלטרנטיבה לדלקים מאובנים שתתאים ישירות לרשתות החשמל המרכזיות ולמערכת האנרגיה שלנו, היא עלולה להתחרות על אנרגיה סולארית לפני שתספיק להפוך לכל דבר. וכמובן, היתרון של היתוך גרעיני ליישומים בחלל ובצבא עשוי גם הוא להטות את הכף לטובתו.

סיכום

מאחר שרוב צריכת האנרגיה העיקרית שלנו עדיין מגיעה מדלקים מאובנים (פחם, נפט וגז), זה אולי נראה קצת מוזר לדון ברלוונטיות של אנרגיה סולארית כנגד היתוך גרעיני.

כרגע, כל אחד מהם נחוץ נואשות כדי לשדרג את מערכות האנרגיה שלנו למקורות בני קיימא ודחי פליטות פחמן.

מקור: EIA

אבל בפועל, ההערה של מאסק הגיונית אם רואים בתקציבי מחקר היתוך כמעכבים את קבלת האנרגיה הסולארית - במיוחד אם בסופו של דבר, אנרגיה סולארית בקנה מידה פלנטרי או מבוססת חלל הגיונית יותר בכל מקרה.

אין פירוש הדבר שהוא בהכרח צודק, שכן אנרגיה סולארית (ואגירת אנרגיה) טרם הוכיחו שהן יכולות לספק 100% מצרכי האנרגיה שלנו - לא רק ביקוש לרשת החשמל, אלא גם את כל האנרגיה הנדרשת לתחבורה, ייצור כימי ותעשיות כבדות.

אז אולי הגיוני גם לא לשים את כל הביצים בסל אחד, אלא לעבוד בו זמנית על מקורות אנרגיה דלי פחמן רבים: סולרי, גיאותרמית, רוח, 4^th ביקוע דור, ו היתוך.

ובכל מקרה, נוכל גם לומר שהפוטנציאל של היתוך גרעיני לחקר החלל והתיישבות עשוי להספיק כשלעצמו כדי להצדיק עבודה על שליטה במקור אנרגיה זה.

חברות היתוך שכדאי לעקוב אחריהן (בעיקר פרטיות - לעת עתה)

נכון לעכשיו, אף אחת מהחברות המוקדשות להפיכת היתוך גרעיני לכדאית מסחרית אינה רשומה בבורסה. זה כולל הליון, פיוז'ן כללי, חבר העמים פיוז'ן, טכנולוגיות TAE, ZAP Energy, ו-NEO Fusion.

אתה יכול למצוא רשימה נרחבת של סטארט-אפים בתחום ההיתוך הגרעיני בעמוד הייעודי של Dealroom.

יוצאת דופן היא לוקהיד מרטין. קבלן ההגנה האווירית עובד מתחילת שנות ה-2010 על קומפקטי פיוז'ן, כור היתוך גרעיני שציפתה להיות מוכן עד שנות ה-2020.

עם זאת, מאז הוכרז כי העבודה על הפרויקט הופסקה בשנת 2021.

החברה נהגה בדיסקרטיות רבה בנוגע לפרויקט הזה לאחר הודעה פומבית ראשונית. עד היום, לא ברור בדיוק מה גרם לחברה לנטוש את הרעיון.

יחד עם זאת, נראה שהיא לא נטשה לחלוטין את הרעיון, בעיקר עם השקעות בשנת 2024 ב- Helicity, סטארט-אפ שמפתח מנוע היתוך.

הרעיון יהיה להניע חלליות באמצעות התפרצויות קצרות של היתוך. חברת Helicity מתכננת להשתמש בתותח פלזמה, אותה גישה בה נוקטת חברת General Fusion.

ייתכן שתוצאותיה הפנימיות של לוקהיד עצמה הראו כי התכנון שלהם לא יוכל לקיים היתוך באופן התואם לייצור אנרגיה.

אבל אולי פרצי זמן קצרים מספיקים להנעה בחלל, וקרובים הרבה יותר להפוך למוצר של ממש? זה גם יתאים טוב יותר לפרופיל הכולל של החברה המתמקד בחלל ובביטחון.

מניות סולאריות ציבוריות שהוזכרו (כולל סיכונים)

1. חברת Daqo New Energy Corp.

חברה סינית זו היא אחת המובילות בעולם בייצור פוליסיליקון, המרכיב המרכזי לייצור פאנלים סולאריים. עובדה זו הופכת את דאקו לאחד מעמודי התווך של שליטתה של סין במגזר ייצור האנרגיה הסולארית.

החברה הגדילה את כושר הייצור שלה במהירות רבה, והגדילה אותו ביותר מפי 8 מאז 2019.

מקור: דאקו

מעמדה של דאקו במרכז שרשרת האספקה ​​של פאנלים סולאריים אפשר לה להפיק תועלת רבה מצמיחת המגזר, עם הכנסות שצמחו מ-0.68 מיליארד דולר בשנת 2020 ל-4.6 מיליארד דולר בשנת 2022. לאחר עלייה חדה בשנת 2022, מחירי הפוליסיליקון ירדו, מה שגרם למחיר המניה לרדת משיאו בשנת 2021.

התקשורת ואתר האינטרנט של החברה קצת חסרי ברק, אבל לא יוצאי דופן לחברת B2B תעשייתית שמתמקדת יותר בתדמית שלה בתוך התעשייה מאשר בקרב הציבור הרחב או משקיעים זרים.

המניה נסחרת בשווי נמוך מאוד ביחס למכפיל הרווח ולתזרים המזומנים שלה. זה נובע בין היתר ממחלוקות המקשרות את החברה לשימוש ב עבודת כפייה בשינג'יאנג ושיחות בוושינגטון הבירה על סנקציות נוספות נגד חברות הפועלות באזור.

לכן, משקיעים צריכים להיות מודעים לכך שמניית דאקו נושאת סיכון גיאופוליטי ממשי מאוד, לצד פוטנציאל עלייה פיננסי גדול עקב מכפילי השווי הנמוכים שלה.

2. JinkoSolar Holding Co. בע"מ

Jinko היא אחת מיצרניות הפאנלים הסולאריים הגדולות בעולם, והיא מבוססת בעיקר בסין. כדי להימנע ממכסים, החברה מגוונת את בסיס הייצור שלה, עם ייצור פרוסות סיליקון בווייטנאם וייצור תאים סולאריים במלזיה ובארה"ב.

מקור: ג'ינקו סולארי

בכל מקרה, החברה אינה חשופה יתר על המידה לשווקים המערביים, כאשר סין, אסיה פסיפיק (APAC) ושווקים מתעוררים מהווים את עיקר עסקי החברה.

מקור: ג'ינקו סולארי

ג'ינקו סיפקה 85-100 ג'יגה-וואט של תאים סולאריים בשנת 2025 בלבד, בהשוואה ל-14.5 ג'יגה-וואט בלבד שנתיים קודם לכן. זה הופך את ג'ינקו למספר 1 בתעשיית הפוטו-וולטאית.

התא הסולארי המתקדם ביותר של ג'ינקו, מסוג N, משיג יעילות אנרגטית גבוהה במיוחד של 27.2. הוא גם מציע פאנלים דו-פנים.

במטרה לשפר את הפרופיל הסביבתי של מוצריה, ג'ינקו סולאר השיקה גם את NeoGreen, הפאנל הסולארי הראשון מסוג N המיוצר כולו מאנרגיה מתחדשת (במקום הפחם הנפוץ בסין).

מאז 2023, הפאנלים מסוג N השתלטו על רוב המכירות של ג'ינקו, המהווים 80% מסך המשלוחים, עם קיבולת גדולה יותר ממתקן ייצור של 56 ג'יגה-וואט שנפתח לאחרונה. כושר הייצור הכולל צפוי להגיע ל-130 ג'יגה-וואט בשנת 2025, או כמעט מחצית מהייצור המצטבר של החברה בכל ההיסטוריה שלה.

הצמיחה האולטרה-אגרסיבית של ג'ינקו ביכולת הייצור משקפת את אמון החברה בטכנולוגיית N-type שלה ואת שאיפתה לתפוס את שווקי הייצוא של אסיה, אפריקה ודרום אמריקה - ואת הסיכוי הכללי של השתלטות אנרגיה סולארית על מערכות האנרגיה העולמיות.