微軟正在押注最好的可再生能源,未來廉價可靠的聚變能源?

微軟正在押注最好的可再生能源,未來廉價可靠的聚變能源?

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科技 Tech


要點:
微軟宣布了一份令所有人意外的決定,將購買核聚變Fusion電力。并且己經和核聚變公司Helion Energy簽署協議,這項計划將要在2028年完成交付,由核聚變發電產生的電力需與微軟所在的華盛頓州完成電網并網。

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狂呼,為每一個社會現象或事件的背后,提供具有探討價值的觀點,始於洞察、終於啟發。

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微軟剛剛在核聚變上下了一個巨大的賭注!幾十年來,科學家們一直夢想著核聚變。微軟認為該技術幾乎已準備好接入電網。微軟簽署了一份令人瞠目結舌的購電協議來自核聚變發電機。核聚變Fusion Energy,通常被稱為神聖能源聖杯,是一種潛在的無限清潔能源科學家們已經追逐了一個世紀的時間。一家名為Helion Energy的公司認為它可以實現這一目標在2028年向微軟提供電力。

Helion宣布與微軟將看到它插入世界上第一個華盛頓電網的商用聚變發電機。目標是產生至少50兆瓦的電力,一個小而重要的美國首批兩座海上風電裝機量超過42MW農場今天有能力生產。如果他們成功了,那將是一項改變世界的技術。專家對世界何時可能首次出現的樂觀估計核聚變發電廠的範圍從十年末到幾十年後。

Helion的成功取決於實現在令人難以置信的短時間內取得顯著突破,然後將其技術商業化,使其與其他公司相比具有成本競爭力能源。儘管如此,Helion並不擔心。“這是一項具有約束力的協議,如果我們無法構建聚變系統,”Helion創始人兼首席執行官David Kirtley說。“我們致力於建立一個系統並將其商業出售給微軟。”

聚變系統如何工作?簡而言之,核聚變模仿了恆星自身產生光和熱的方式。在我們的太陽中,氫原子核融合在一起,產生氦氣並產生巨大的能量。自 1950 年代以來,科學家們一直試圖以可控的方式複制這一過程。(他們已經能夠以不受控制的方式複制它,也就是氫彈。)這與我們今天擁有的通過裂變或分裂原子釋放能量的核電站相反。裂變的一個主要缺點是它會留下不穩定的原子核,這些原子核可以保持 放射性數百萬年。聚變避免了放射性廢物問題,因為它本質上只是在製造新的氦原子。

通過核聚變發電的最先進嘗試包括向微小目標發射強大的激光束,或依靠磁場用稱為託卡馬克的機器限制稱為等離子體的過熱 物質。Helion不使用這兩種方法。該公司正在開發一種稱為等離子加速器的40英尺設備,可將燃料加熱至1億攝氏度。它將氘(氫的一種同位素)和氦3加熱成等離子體,然後使用脈衝磁場壓縮等離子體直到發生聚變。

Helion聲稱該機器最終應該能夠重新獲取用於觸發反應的電能,這些電能可用於為設備的磁鐵充電。Kirtley說:“我們用電回收了所有投入聚變的能量,這樣我們就可以構建更小、更便宜的系統,並且可以更快地對其進行迭代。”

弄清楚如何提高能源效率對於使聚變能成為現實至關重要。畢竟,你需要極高的熱量和壓力來迫使原子融合在一起。直到最近,研究人員才能夠在不消耗比聚變反應實際產生的能量更多的情況下做到這一點。去年12月,激光取得了一項名為“聚變點火”的巨大突破,這意味著研究人員首次能夠觸發聚變反應,從而產生淨能量增益。這是Helion尚未完成的一個重要里程碑。

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獲得足夠的氦3燃料可能是另一個巨大的挑戰,Rosner說,如果沒有辦法生產商業數量的氦3。這是一種非常罕見的同位素,用於量子計算和醫學成像。然而,Helion表示,它已經獲得了一項通過在其等離子體加速器中將氘原子融合在一起來製造氦3的工藝的專利。首先,核聚變的部分吸引力在於它可以以氫為動力,氫是宇宙中最簡單、最豐富的元素。

假設Helion能夠實現這一切,它仍然必須確保能夠以負擔得起的方式做到這一點。它為消費者產生的電力成本需要與當今的發電廠、太陽能和風電場相當或更便宜。該公司沒有透露在與微軟的購電協議中商定的價格,但柯特利表示,該公司的目標是有朝一日將成本降至每千瓦時1美分。

觀點1

未来人类越来越依赖计算机技术/AI,我们需要的计算机服务器数量和能源使用量也会随之增加,但这一数字的具体预测很难准确估计,因为它取决于各种因素,如技术进步、人口增长和消费模式的变化。然而,很明显,随着我们日益依赖计算机技术,计算机服务器和用于供电的能源需求将继续增加。

根据国际能源署/IEA的一份报告,2020年,数据中心和通信网络的能源消耗占全球总用电量的约1%。然而,该报告还预测,到2030年,这一数字将增长45%,达到全球总用电量的约3.5%。这主要是由于云服务、视频流和物联网的增长。

就使用绿色能源的数量而言,IEA报告估计,到2030年,数据中心和通信网络使用的电力约60%可以来自可再生能源,如太阳能和风能。这主要是由于可再生能源技术成本的降低和可再生能源全球范围内的不断部署。

然而,需要注意的是,增加使用绿色能源在为数据中心和通信网络供电方面仍存在重大挑战。主要挑战之一是可再生能源的间歇性,这可能会使确保这些系统持续可靠的电源供应变得困难。这对于需要持续和不间断电源供应的数据中心和通信网络特别重要。

为了解决这个挑战,每家科技公司正在探索各种解决方案,例如能源储存系统和需求响应计划。能源储存系统,如电池,可以储存可再生能源在高产量期间产生的多余能量,并在低产量期间释放能量。需求响应计划可以激励用户在高需求或低可再生能源生产期间减少能源消耗。

未来人类越来越依赖计算机技术/AI,因此我们需要的计算机服务器数量和能源使用量预计将继续增加。但是,可再生能源,如太阳能和风能等,可能提供其中相当大的一部分能源,到2030年可达约60%的潜力。尽管如此,在为数据中心和通信网络供电方面增加使用绿色能源仍存在重大挑战,需要进一步研究和开发来解决。因此,微軟此時投資核聚變能源,一點也不令人意外。

觀點2

如果我們不能為我們的計算能力提供足夠的綠色能源支持,而轉而依賴石油化石燃料,這會導致氣候變化的重大問題。化石燃料的燃燒將二氧化碳/CO2和其他溫室氣體釋放到大氣中,導致溫室效應和全球變暖。這種情況的最壞結果將是氣候變化進一步加劇。增加使用化石燃料將導致二氧化碳排放量大幅增加,加劇溫室效應並加速全球變暖。這會導致一系列負面後果!

氣溫上升:二氧化碳排放量增加會導致大氣中溫室氣體濃度升高,從而導致全球氣溫上升。這種溫度升高會破壞生態系統,影響農業,並對人類健康和福祉構成風險。

極端天氣事件:氣候變化加劇了颶風、乾旱、熱浪和洪水等極端天氣事件的頻率和強度。這些事件可能會造成嚴重後果,包括財產損失、生命損失、社區流離失所和基礎設施破壞。

海平面上升:全球氣溫升高導致冰川和冰蓋融化,導致海平面上升。海平面的上升威脅到沿海地區,導致海岸侵蝕、低窪地區被淹沒,並增加了對風暴潮的脆弱性。

生物多樣性喪失:氣候變化對生態系統產生負面影響,導致生物多樣性喪失。這種物種和棲息地的喪失破壞了生態平衡,損害了生態系統服務,並降低了生態系統對未來變化的恢復能力。

海洋酸化:二氧化碳排放量增加導致海洋吸收更多二氧化碳,從而導致海洋酸化。酸性水域危害海洋生物,尤其是珊瑚礁、貝類和其他具有碳酸鈣結構的生物,破壞海洋食物鍊和生態系統。

健康影響:氣候變化可能對人類健康產生不利影響,包括與熱有關的疾病增加、空氣質量惡化導致的呼吸問題、傳染病的傳播以及農業系統中斷導致的營養不良。

值得注意的是,向太陽能、風能和水力發電等可再生能源過渡對於減輕這些氣候變化風險至關重要。繼續依賴化石燃料只會延續和加劇對環境、人類社會和全球經濟的負面影響。因此,優先開發和採用可持續和清潔的能源解決方案,以盡量減少氣候變化的最壞結果。假設 Helion 能夠實現核聚變發電,那將是一項改變世界的技術。

 

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