הבאת השמש לכדור הארץ באמצעות היתוך גרעיני: מדוע גרמניה רוצה לבנות את תחנת הכוח הראשונה בעולם בתחום ההיתוך

מהו היתוך גרעיני ומדוע הוא כל כך חשוב?

היתוך גרעיני נחשב לאחת הדרכים המבטיחות ביותר לפתרון בעיית האנרגיה העולמית. בתהליך זה, גרעיני אטום קלים מתמזגים יחד, ומשחררים כמויות עצומות של אנרגיה, בדיוק כפי שקורה בשמש. בניגוד לביקוע גרעיני קונבנציונלי, המשמש בתחנות כוח גרעיניות, היתוך אינו מייצר פסולת רדיואקטיבית ארוכת-חיים ואינו יכול לצאת משליטה.

פריצת הדרך המכרעת הגיעה בשנת 2022 במעבדת לורנס ליברמור בקליפורניה, כאשר לראשונה, הופקה יותר אנרגיה באמצעות היתוך גרעיני מאשר נצרכה. הישג מדעי זה הפך את חלום האנרגיה האינסופית מאפשרות תיאורטית למציאות מוחשית. מאז, התנהל מרוץ עולמי אינטנסיבי לבניית כור ההיתוך התפקודי הראשון.

מדוע גרמניה היא מועמדת מובילה לתחנת כוח היתוך ראשונה?

לגרמניה יש תנאים מוקדמים מצוינים לתפקיד מוביל בתחום ההיתוך הגרעיני. הבסיס התעשייתי כבר קיים, כמו גם מומחים מוסמכים ביותר ונוף מחקרי חזק. מעניין לציין שאפילו פריצת הדרך האמריקאית בליברמור הושגה באמצעות טכנולוגיה גרמנית - הזכוכית המיוחדת למערכת הלייזר הגיעה מחברת Schott שבסיסה במיינץ, וגם חברת ההנדסה המכנית Trumpf הייתה מעורבת.

ממשלת גרמניה זיהתה את הפוטנציאל ואימצה את תוכנית הפעולה להיתוך אנרגיה באוקטובר 2025. תוכנית זו קוראת להשקעה של למעלה משני מיליארד אירו במחקר היתוך אנרגיה עד 2029. המטרה המוצהרת שאפתנית: גרמניה היא לארח את תחנת הכוח המסחרית הראשונה בעולם בתחום ההיתוך.

אילו חברות גרמניות מובילות במחקר היתוך?

שלושה סטארט-אפים גרמנים ביססו את עצמם כחלוצים בתחום היתוך גרעיני ועובדים על הגשמת חלום האנרגיה הנקייה באמצעות גישות טכנולוגיות שונות. חברת Marvel Fusion, שבסיסה במינכן, מתמקדת בהיתוך לייזר וכבר גייסה 385 מיליון אירו. עם זאת, החברה מתכננת להעביר חלק מפיתוחה לארצות הברית, דבר שמעלה שאלות לגבי עתיד הידע הגרמני.

פרוקסימה פיוז'ן, שבסיסה גם היא במינכן, היא חברת ספין-אוף של מכון מקס פלאנק לפיזיקת פלזמה ומתמקדת בטכנולוגיית סטלרטור. החברה קיבלה מימון שיא של 130 מיליון אירו בשנת 2025, ההשקעה הפרטית הגדולה ביותר בהיתוך גרעיני באירופה. חברת Focused Energy מדארמשטט עובדת על היתוך אינרציאלי באמצעות טכנולוגיית לייזר וגייסה 200 מיליון דולר. RWE השקיעה 10 מיליון אירו כשותפה אסטרטגית.

כיצד פועל היתוך גרעיני מבחינה טכנית?

היישום המעשי של היתוך גרעיני הוא אחד האתגרים הטכניים הגדולים ביותר של זמננו. איזוטופים של מימן, דאוטריום וטריטיום, משמשים כדלק. דאוטריום נמצא בשפע במי ים, בעוד טריטיום הוא נדיר מאוד ויש לייצר אותו בעיקר בכורי היתוך עצמם על ידי הקרנת ליתיום עם נויטרונים.

כדי לאפשר היתוך, יש להגיע לטמפרטורות של כ-150 מיליון מעלות צלזיוס. בתנאים קיצוניים אלה, גרעיני האטום מתמזגים ליצירת הליום, ומשחררים 17.6 מגה-אלקטרון-וולט לכל תגובה. האנרגיה הכלולה בקילוגרם אחד של תערובת דאוטריום-טריטיום שקולה לזו של 55,000 חביות סולר או 18,630 טון ליגניט.

מהם האתגרים הטכניים הגדולים ביותר?

פיתוח תחנת כוח היתוך תפקודית עומד בפני מספר אתגרים קריטיים. ייצור טריטיום הוא אחד המאתגרים ביותר, שכן דלק זה נמצא לעיתים רחוקות בטבע וחייב להיות מיוצר בתחנת הכוח עצמה. מדענים עובדים על גידול טריטיום מליתיום באמצעות הפצצת נויטרונים, אך טכנולוגיה זו עדיין לא בשלה.

בעיה נוספת היא המגנטים החזקים ביותר הנדרשים כדי ללכוד את הפלזמה החמה. מגנטים מוליכי-על אלה, בעלי טמפרטורה גבוהה, מורכבים מבחינה טכנית וחייבים לתפקד בצורה אמינה כדי לשלוט בפלזמה. יתר על כן, יש לפתח חומרים שיכולים לעמוד בקרינת נויטרונים עזה מבלי לאבד את שלמותם המבנית.

איזו התקדמות נעשתה במחקר ההיתוך הגרמני?

מחקר היתוך גרמני השיג הצלחות יוצאות דופן בשנים האחרונות. תחנת החלל Wendelstein 7-X בגרייפסוואלד, מתקן הסטלרטור הגדול בעולם, קבעה שיא עולם חדש במה שמכונה "מכפלה משולשת" בשנת 2025. מכפלה זו של צפיפות החלקיקים, טמפרטורה וזמן כליאה אנרגטי היא הפרמטר המרכזי להתקדמות בפיזיקה של היתוך.

שיא חדש של מעל 43 שניות הושג, ואף עבר את השיאים הקודמים עבור מערכות טוקאמאק. הוגשו יותר מ-700 הצעות לפרויקטים לעבודה על המתקן, מתוכן כ-200 קיבלו את העדיפות הגבוהה ביותר. הצלחות אלו מדגישות את מעמדה של גרמניה כמדינת מחקר מובילה בתחום היתוך גרעיני.

אילו צעדים פוליטיים מתכננת הממשלה הפדרלית?

תוכנית הפעולה להיתוך אנרגיה, שאומצה באוקטובר 2025, כוללת שמונה תחומי פעולה ספציפיים. מימון המחקר יוחזר, והוגדל לעד 1.7 מיליארד אירו במסגרת "היתוך 2040". בנוסף, תוקם מערכת אקולוגית של היתוך מדע ותעשייה לקידום העברת ידע וליצירת שרשראות ערך.

נקודה מרכזית היא הרפורמה הרגולטורית המתוכננת. בארה"ב ובבריטניה, היתוך גרעיני כבר מוסדר בצורה שונה מביקוע גרעיני, מה שמספק ביטחון תכנוני גדול יותר להשקעות פרטיות. גרמניה עדיין מפגרת מאחור מבחינה זו, ולכן חברות היתוך דורשות התאמה מקבילה של התקנות.

מה דורשות חברות המיזוגים הגרמניות מהפוליטיקאים?

שלוש חברות המיזוג הגרמניות המובילות הציגו דרישות ברורות לקובעי המדיניות במסמך עמדה משותף. הן קוראות לשלושה מיליארד יורו במימון ממשלתי כדי לסגור את פער המימון במגזר הטכנולוגיה העמוקה. סכום זה אולי נראה גבוה, אך הוא יזרום ישירות לתעשייה הגרמנית, שכן הלייזרים והמגנטים היקרים יצטרכו להיות מיוצרים כאן.

נקודת ביקורת מרכזית היא גישתה של גרמניה לטכנולוגיות חדשות. כפי שציין נציג בתעשייה, גרמניה בדרך כלל קובעת תקנות עוד לפני שכל פיתוח מתחיל. טירוף רגולטורי זה הופך את החדשנות ליקרה ואיטית שלא לצורך. חברות קוראות לגישה פחות בירוקרטית, גישה שכבר יושמה בהצלחה בטכנולוגיות אחרות.

מיקוד בתעשייה: B2B, דיגיטציה (מבינה מלאכותית ל-XR), הנדסת מכונות, לוגיסטיקה, אנרגיות מתחדשות ותעשייה

עוד על זה כאן:

• מרכז עסקים אקספרט

מרכז נושאים עם תובנות ומומחיות:

• פלטפורמת ידע בנושא הכלכלה הגלובלית והאזורית, חדשנות ומגמות ספציפיות לתעשייה
• אוסף ניתוחים, אינספורמציות ומידע רקע מתחומי המיקוד שלנו
• מקום למומחיות ומידע על התפתחויות עדכניות בעסקים ובטכנולוגיה
• מרכז נושאים לחברות שרוצות ללמוד על שווקים, דיגיטציה וחדשנות בתעשייה

מתי יכנסו לפעולה תחנות כוח היתוך הראשונות?

לוחות הזמנים להפעלת תחנות כוח היתוך הראשונות משתנים בהתאם לטכנולוגיה ולחברה. חברות הזנק גרמניות מתכננות להפעיל את הכורים הראשונים שלהן כבר בתחילת שנות ה-2030. עם זאת, תחנות כוח ראשוניות אלו עדיין לא יהיו בת קיימא מבחינה מסחרית, אך ישמשו כהדגמות של הטכנולוגיה.

מומחים צופים שתחנות כוח היתוך מסחריות ובעלות קיימא כלכלית באמת יהיו מוכנות עד סוף שנות ה-2030 או תחילת שנות ה-2040. פרויקט ITER הבינלאומי בצרפת, שנועד במקור לשמש כחלוץ, מתמודד עם עיכובים משמעותיים ולא יתחיל לפעול עם דלק דאוטריום-טריטיום הרלוונטי עד 2039.

האם היתוך גרעיני באמת בטוח וידידותי לסביבה?

היתוך גרעיני מציע יתרונות בטיחותיים מכריעים על פני ביקוע גרעיני קונבנציונלי. תגובת שרשרת בלתי מבוקרת היא בלתי אפשרית פיזית מכיוון שיש רק כמה גרמים של דלק בכור. אם אספקת החשמל נכשלת, התגובה נעצרת אוטומטית. לדלקים הרדיואקטיביים יש גם זמן מחצית חיים קצר משמעותית מאשר תוצרי הביקוע של תחנות כוח גרעיניות קונבנציונליות.

אף על פי כן, היתוך גרעיני מייצר גם פסולת רדיואקטיבית, בעיקר מהפעלת דפנות הכור על ידי קרינת נויטרונים. חומרים אלה חייבים להיות מאוחסנים בבטחה במשך כמה מאות שנים, אך הם פחות בעייתיים מפסולת גרעינית רדיואקטיבית ביותר. מדענים עובדים על חומרים מיוחדים בעלי יכולת הפעלה נמוכה שניתן למחזר לאחר 50 עד 100 שנים.

אילו אתגרים כלכליים קיימים?

הכדאיות הכלכלית של תחנות כוח היתוך טרם הוכחה באופן חד משמעי. מומחים מניחים כי העלויות בתחילה יהיו דומות או אף גבוהות מאלה של תחנות כוח גרעיניות קונבנציונליות. בשל עלויות ההשקעה הגבוהות שלה, תחנת כוח היתוך חייבת להיות מופעלת ברציפות כדי להיות רווחית.

בעיה פוטנציאלית היא שתחנות כוח היתוך מתוכננות כתחנות כוח בסיסיות, בעוד שמערכת האנרגיה של העתיד דורשת תחנות כוח גמישות יותר וניתנות לשליטה. במערכת הנשלטת על ידי אנרגיות מתחדשות, תחנות כוח חייבות להיות ניתנות להפעלה ולכיבוי במהירות. תחנות כוח היתוך גדולות ומורכבות אינן מתאימות באופן אידיאלי לכך.

כיצד היתוך משתלב במערכת האנרגיה העתידית?

תפקידו של היתוך גרעיני במערכת האנרגיה של העתיד שנוי במחלוקת. בעוד שתומכיו טוענים שתחנות כוח היתוך חשובות כמקור אמין לעומס בסיס, מבקרים רואים בהן קשיחות מדי עבור מערכת עם שיעור גבוה של אנרגיה מתחדשת. עם זאת, ניתן להשתמש בתחנות כוח היתוך לתהליכים תעשייתיים עתירי אנרגיה ולייצור מימן ירוק.

היבט חשוב הוא שהיתוך גרעיני אינו נועד להחליף אנרגיות מתחדשות, אלא להשלים אותן. הביקוש לאנרגיה יגדל משמעותית בעשורים הקרובים, בין היתר בשל מרכזי נתונים ודיגיטציה. בשוק הצומח הזה, מקורות אנרגיה נקיים שונים יכולים להתקיים יחד מבלי לדחוק זה את זה.

איזה תפקיד ממלאת התחרות הבינלאומית?

גרמניה נמצאת בתחרות בינלאומית עזה על מנהיגות בתחום ההיתוך הגרעיני. בנוסף לארצות הברית, שקבעה אבן דרך חשובה עם פריצת הדרך בליברמור, סין, יפן ומדינות אחרות עובדות גם הן באופן אינטנסיבי על הטכנולוגיה. פרויקט ITER המתעכב מדגים שגם שיתופי פעולה בינלאומיים מבוססים מתמודדים עם אתגרים.

חברות גרמניות מדגישות כי המתחרה העיקרי שלהן הוא זמן, ולא חברות אחרות. אם חברה אחת מצליחה להביא את הטכנולוגיה לבשלות בשוק, זה עוזר לכל התעשייה. עם זאת, ברור שגרמניה חייבת לפעול במהירות כדי להימנע מבזבוז יתרונה הטכנולוגי ולמנוע מסחור של ידע גרמני במדינות אחרות.

מהו פוטנציאל יצירת מקומות עבודה של תעשיית ההיתוך?

היתוך גרעיני יכול להפוך לגורם כלכלי משמעותי בגרמניה. ההשקעה של מיליארדי אירו תועיל בעיקר לתעשייה הגרמנית, שכן לייזרים, מגנטים ורכיבים אחרים יצטרכו להיות מיוצרים כאן. בניגוד לטכנולוגיות אנרגיה אחרות, שבהן כושר הייצור עבר לעתים קרובות לחו"ל, הדבר יציע הזדמנות להקים שרשרת ערך שלמה בגרמניה.

תעשיית ההיתוך לא רק תיצור מקומות עבודה ישירים, אלא גם מקומות עבודה לספקים ולספקי שירותים. אזורים כמו אתר תחנת הכוח לשעבר בביבליס יוכלו להפיק תועלת מהפיכתו מחדש למתקני היתוך, ולהחליף מקומות עבודה שאבדו במשרות חדשות ומוכנות לעתיד. מרכזי המיומנות והמצוינות המתוכננים על ידי הממשלה הפדרלית נועדו לספק תנופה נוספת לחדשנות.

אילו סיכונים ואתגרים נותרו?

למרות כל ההתקדמות, נותרו סיכונים משמעותיים בפיתוח היתוך גרעיני. הטכנולוגיה עדיין לא בשלה, ובעיות קריטיות רבות נותרו בלתי פתורות. פיתוח חומרים לחומרים עמידים בפני נויטרונים עדיין בשלביו הראשונים, וייצור טריטיום בקנה מידה תעשייתי עדיין לא הוכח.

סיכון נוסף טמון במימון. ההשקעה הנדרשת היא עצומה, ומשקיעים פרטיים נרתעים לעתים קרובות מהסיכון הטכני הגבוה. ללא תמיכה ממשלתית מסיבית, הפיתוח לא יתאפשר. יחד עם זאת, קיים סיכון שהטכנולוגיה תתגלה כלא כלכלית או שתעקוף על ידי מקורות אנרגיה אחרים.

מה המשמעות של כל זה לגבי עתיד האנרגיה של גרמניה?

היתוך גרעיני מייצג הזדמנות אסטרטגית עבור גרמניה להפחית את התלות האנרגטית העולמית במשאבי טבע ולקחת על עצמה תפקיד מנהיגותי טכנולוגי. תוכנית הפעולה של הממשלה הפדרלית מדגימה כי קובעי המדיניות זיהו את הפוטנציאל ומוכנים להשקיע משאבים משמעותיים.

עם זאת, היתוך גרעיני לא יהיה זמין בזמן למעבר האנרגיה הנוכחי. תחנות כוח היתוך לא יוכלו למלא תפקיד משמעותי עד 2045, תאריך היעד לנייטרליות אקלימית של גרמניה. הטכנולוגיה היא יותר השקעה באספקת האנרגיה למחצית השנייה של המאה.

הזדמנויות ואתגרים באיזון

לגרמניה יש סיכוי ריאלי למלא תפקיד מוביל במרוץ העולמי להיתוך גרעיני מסחרי ראשון. הבסיס התעשייתי הקיים, המצוינות המחקרית והמחויבות הפוליטית יוצרים תנאים נוחים. חברות גרמניות עובדות על גישות מבטיחות שונות וכבר משכו השקעות פרטיות משמעותיות.

יחד עם זאת, אין לזלזל באתגרים. הבעיות הטכניות מורכבות, פערי המימון גדולים והתחרות הבינלאומית עזה. קיים סיכון שגרמניה תפתח שוב טכנולוגיה שתמומש לאחר מכן במקום אחר. ללא פעולה פוליטית החלטית ורגולציה פשוטה יותר, יתרונה של גרמניה עלול ללכת לאיבוד במהירות.

השנים הקרובות יהיו מכריעות. אם גרמניה תקבע את הכיוון הנכון, היא אכן עשויה להיות המדינה הראשונה שתנצל את כוחם של הכוכבים לאספקת האנרגיה של כדור הארץ. זה לא רק יהיה ניצחון מדעי, אלא גם אבן בניין חשובה לביטחון אנרגטי לטווח ארוך ולהגנת האקלים.

☑️ השפה העסקית שלנו היא אנגלית או גרמנית

☑️ חדש: התכתבויות בשפה הלאומית שלך!

 

אני שמח להיות זמין לך ולצוות שלי כיועץ אישי.

אתה יכול ליצור איתי קשר על ידי מילוי טופס יצירת הקשר או פשוט להתקשר אליי בטלפון +49 89 674 804 (מינכן) . כתובת הדוא"ל שלי היא: וולפנשטיין ∂ xpert.digital

אני מצפה לפרויקט המשותף שלנו.

 

 

☑️ תמיכה ב- SME באסטרטגיה, ייעוץ, תכנון ויישום

☑️ יצירה או התאמה מחדש של האסטרטגיה הדיגיטלית והדיגיטציה

☑️ הרחבה ואופטימיזציה של תהליכי המכירה הבינלאומיים

Platforms פלטפורמות מסחר B2B גלובליות ודיגיטליות

Pioneeer פיתוח עסקי / שיווק / יחסי ציבור / מדד

ל- xpert.digital ידע עמוק בענפים שונים. זה מאפשר לנו לפתח אסטרטגיות התאמה המותאמות לדרישות ולאתגרים של פלח השוק הספציפי שלך. על ידי ניתוח מתמיד של מגמות שוק ורדיפת פיתוחים בתעשייה, אנו יכולים לפעול עם ראיית הנולד ולהציע פתרונות חדשניים. עם שילוב של ניסיון וידע, אנו מייצרים ערך מוסף ומעניקים ללקוחותינו יתרון תחרותי מכריע.

עוד על זה כאן:

• השתמש ביכולת 5 של xpert.digital בחבילה אחת - מ- 500 € לחודש