麦肯锡报告：能源挑战日益巨大，核聚变研发迎来转折点

极客网·新能源10月18日 麦肯锡最近发布的一份报告预测，到2050年，全球电力消耗将会是目前的3倍。现在全球二氧化碳排放约有30%来自发电，如何达到零排放目标，这是人类未来几十年需要面对的挑战。

在现有的清洁电力中，最有前景的是风电、太阳能发电，到了2030年预计风电和光电会成为很多国家最便宜的电力。除此之外，地热或潮汐能也值得期待，只是它们的成本比风电、光电贵不少。

人类如果想实现可持续发展目标，最理想的能源可能还是核聚变。可惜，到目前为止核聚变机器在技术上还行不通，输入反应堆的能量比生成的能量还要高。

不过不要悲观，报告认为，在过去5年里核聚变研发已经触及转折点。

想实现核聚变发电难度很高，人类探索了60年，现在还没有找到可以适应市场的解决方案。最大的难题在于如何防止能量流失，正是因为这个原因，现在核聚变反应堆消耗的能量高于创造的能量。

核聚变发电如此难，为何麦肯锡却相信它走到转折点呢？有如下几个原因：

1、新技术让核聚变有了打破瓶颈的条件。

有了3D打印技术，人类可以打印出具有复杂几何形态的零部件，核聚变机器需要这样的零件，它们可以降低成本，而且可以让设计实现快速迭代。计算机技术突飞勐进，人类可以用代码模拟核聚变反应，预测核聚变机器的性能，不需要花费大量金钱制造庞大的实验设施。振动会导致能量从核心核聚变反应堆流失，最近几年振动控制技术不断在进步。

有了种种技术创新，核聚变正在快速进化。电动汽车发展100年原地踏步，但现在锂电池技术的进步让电动汽车腾飞。中国在2005-2008年实现低成本多晶硅太阳能电池板突破，使得太阳能发电在过去10年快速增长。也许核聚变也能上演奇迹。

2、核聚变研究方向发生了巨大变化，私人资本涌入。

在过去20年里，核聚变私人投资一直在增长，2021年的投资翻了近两倍。这些资金有的来自传统科技企业风险投资，有的来自能源企业战略投资。比如意大利埃尼集团、能源公司Equinor就投资了Commonwealth Fusion Systems。有个人投资，比如Y Combinator掌门人Sam Altman投资了Helion Energy。有政府投资，比如英国Innovation & Science Seed Fund投资了Tokamak Energy。

有了充足的资金，私营企业才能建造更大的核聚变组件，设计更接近完整尺寸的原型机。数据显示，2001-2005年时研究核聚变的私营企业只有1家，06-10年增至7家，2011年至2015年增至14家，2016年至2020年增至25家，2021年也是25家。

未来5-10年，核聚变将会迎来关键发展期，在未来5年里，我们或可看到一些突破。

首先，要让核聚变反应堆达到一定的温度和压力条件需要注入强大的能量，反应堆产生的能量能否超过注入的能量，这是一项关键指标。

其次，要证明组件的性能是合格的。高温超导磁体、等离子注入器、射频加热系统、新的容器壁材料都需要验证，如果在2025年前证明这些重要的子系统和组件是可行的，那么到在2030年左右时有可能建造原型核聚变电厂并运行。

最后就是建造电厂，证明它在经济上可行，2026年之前我们应该能看到至少一座原型电厂。

听起来美好，最后麦肯锡还是浇了一盆冷水。报告说：“技术还要继续发展，我们不能保证现有的核聚变概念最终会产生净能量。长久以来，我们一直在做着核聚变梦，但这一次的结果可能会有些不同。”

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