聚变能源改善世界的5种方式

undefined
本内容由人工智能自动翻译。
  • 聚变能源是为太阳提供动力的过程,如今这一过程可以在地球上实现。

  • 聚变能源有望彻底改变我们的粮食和饮用水生产方式以及家庭供暖方式。

  • 聚变能源还有望增加碳封存、减少碳排放。

自加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家实现了许多人认为不可能的成果以来,商业聚变能源一直备受关注:一次聚变实验实现了净能量增益。

这家联邦实验室的成功证明了聚变先驱者长期以来所坚信的可能性:为太阳提供动力的同一过程可以在地球上重现。这是聚变科学家数十年来全球使命的一大进步,有望为人类提供廉价、取之不尽且无碳的电力来源。

这一实验里程碑进一步支持了我们在TAE Technologies所追求的愿景。我们正努力推动聚变能源从实验室走向可并入电网的发电厂,目标是在2030年代实现。

商业聚变能源本身就令人振奋,但也不妨想想能源供应转变对产业和环境产生的连锁影响。由于能源成本高昂,许多清洁且重要的发明未能取得进展。实现这一目标还需要数年时间,但当聚变能源充分发挥潜力时,每个人都能按需使用电力,几乎无需花费,也不会造成环境代价。可以说,聚变能源是自火的发现以来人类最令人振奋的发现。从家庭供暖方式到干旱时期增加供水,以下只是聚变能源如何助力改变世界的几个例子。

世界经济论坛正在如何推动清洁能源转型?

滴水难得:水资源

全球淡水资源日渐枯竭,这让人们更加关注海水淡化技术(简称“海淡”),它可以将海水转化为充足的饮用水。但海淡一直受到一个问题的制约:它需要消耗大量能源。2019年,一份美国能源部报告指出:“绕过这些能源成本的能力,可能对发展至关重要。”

商业聚变能源或许能够带来这种能力,成为海水淡化领域的变革性力量,将海淡的能源开销降至近乎为零。

海淡能源成本高昂,因此海水淡化厂大多数时候都处于闲置状态。例如,加利福尼亚州圣巴巴拉的一座海水淡化设施建于20世纪90年代初的一场干旱期间,只运行了几个月,随后便被封存了20多年。其中一个问题在于,海淡通常需要反复蒸馏海水,直到去除所有盐分,这一过程耗能惊人。

即使在淡水供应短缺的干旱时期,由于能源成本高昂,运营大多数海水淡化厂也不划算。以加利福尼亚州达纳角一座耗资1.4亿美元的海水淡化厂为例,该厂于2022年获批,最终可满足当地一半的用水需求(多余产水则售予附近市政机构),但其淡化水每英亩英尺的价格比外调水高20%,这可能导致居民水费每月最多增加15美元。

改善供水还会带来其他连锁效应。能源极其充足时,海淡不仅能为加利福尼亚州的沙漠城市持续供水,还能为干旱地区大规模碳封存项目提供灌溉水。如今只有灌木丛生的地方,我们也可以种植大片森林,用淡化水为这些捕碳的“活工厂”供水。只需在附近建一座聚变电厂为其供能即可。

在你所在的邮政编码区域生产:制造业

几个世纪以来,在美国建造任何类型的磨坊或其他工厂,其选址都已预先确定:必须建在河边,利用水流推动水车。19世纪初,随着技术发展,涡轮系统可以为各种磨坊提供动力。近些年来,工厂仍需靠近大功率输电线路,以获得大量电力。但有了聚变能源,工业规划将彻底改观:几乎任何地方的任何人都能获得所需的能源。

例如,工厂可以选址在更靠近所需原材料或商品目标零售市场的地方,从而降低运输成本和碳排放。将制造业从亚洲及其他海外地区迁回美国,已经减少了排放,既减少了运输环节的排放,也减少了生产环节的排放(例如,中国工厂往往依赖燃煤电厂)。如果工厂及其物流基础设施都由聚变能源供电,减排效果还会更显著。

新的丰饶之源:粮食与农业

农业领域的创新面临两大障碍:一是水资源获取(海水淡化或可在某些地区提供帮助),另一项是电力成本。一种更具环境可持续性的粮食种植新方式是水培垂直农场,但种植灯和其他必要设备的用电需求过高,制约了这种做法。

在这方面,聚变能源也能提供解决方案,有望大幅缩小农业的土地使用占地,并通过在更靠近城市中心、甚至城市范围内的室内农场种植水果和蔬菜,缩短供应链。

目前,加利福尼亚州气候温和、农业用地广阔,产量占美国水果和坚果总产量的近一半;许多作物在西部尚未成熟时就被采收,以便在运往东部餐桌的途中成熟。在聚变能源供电的种植灯照射下,水培草莓、生菜和其他作物可以长至成熟,无需使用农药和其他刺激性化学品。

露天种植作物带来的径流和表土流失等有害问题也将消除。由聚变能源供电、采用有机和可持续方式生产的食物,在成熟时采收并以大众能够承受的价格出售,可能进一步激发人们对美味新鲜食物的热情,促进健康。

农场与冰箱之间还存在一整套隐蔽且依赖能源的基础设施——包括广阔的冷藏仓库、卡车和其他运输工具,统称为冷链网络。正是这套鲜为人知的基础设施,让我们一年四季都能买到新鲜的香蕉、番茄和其他果蔬,而且它们在商店出售时总是恰好接近成熟。

但制造所有这些冷空气需要消耗大量电力,因此冷链网络是食品行业碳排放的重要来源。聚变能源有望消除这些排放,而制冷成本的大幅下降,也会让热带水果和非应季农产品更加实惠。

出行方式:交通运输

目前已经蓬勃发展的电动汽车市场,随着美国《通胀削减法案》这一广泛气候措施中纳入新的7,500美元电动汽车税收抵免,预计将进一步扩大。拜登政府计划到2030年在全国建成50万个“快速”充电站(可在约30分钟内为电动汽车电池补充电量),电动汽车革命终于到来,而聚变能源还能通过降低为这些新型无燃油汽车充电的排放和成本,让这一变革更进一步。

电动汽车领域还需要改善能源生态系统,才能让电动汽车成为每个人都更可行的选择。为此,TAE最近拆分成立了一家名为TAE Power Solutions的新公司,旨在为电动出行和固定式应用开发先进技术,实现更快充电、更强性能、更长续航里程和更长电池寿命。

冬日暖意:家庭供暖

欧洲(以及美国部分地区)的能源危机令今年冬天格外寒冷,许多人难以负担家庭供暖所需的高昂天然气和石油费用。但聚变能源可以让通过热泵实现电力供暖成为零排放的未来。

这些只是经济实惠的商业聚变能源可能重塑我们所熟知的地球生活的几个例子,也正因如此,值得为之努力。

达沃斯 AM23 - 未来设计 - 英文版
达沃斯 AM23 - 未来设计 - 英文版
31:49
授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。