核能复兴九部曲:不卖电的核能新创公司

核能复兴九部曲:不卖电的核能新创公司


  三月,一架巨大的C-17全球霸王运输机在美国犹他州的荒漠跑道上降落。这架运输机运送的不是大炮、坦克,也不是救援物资,而是一座5MW的核反应堆。反应堆名称Ward 250,不是前面介绍过的八家新世代核分裂技术公司中任何一家的出品,而来自一家2023年七月才成立的小公司Valar Atomics。它是核能新创的异类,技术团队不到20人,却喊出「不卖电、不卖厂,我卖燃料(Sell Fuel, not Reactors.)」的惊天口号,比Oklo「卖电不卖厂」还狂,也比黄仁勋说的卖Token还早两年。核电厂不卖电?这创新无法归类,只好替它单独写一篇文章。

  Valar的创始人兼首席执行官是Isaiah Taylor,17岁辍学加入软件公司,熟悉快速迭代、用户体验设计和市场开发,五年后对软件业幻灭。聪明才智用在「点击率」或「手机上瘾」是浪费生命,决定转向解决真正的物理问题(听说很多绿学院的绿色带路人也是专注解决真正的问题!)。他搬到美国国防与航天新创的重镇,找出「核能太贵是因为缺乏制造效率」这个商业洞察,于是学习技术并组建团队,用软件业的快速迭代、破坏式创新思维强攻一个停滞了半世纪的核能产业。他没有任何学位,关于核能的知识,完全是靠阅读旧苏联与美国五六零年代的核能工程教科书,他认为那个年代的工程师更大胆、更有创造力,而现代核能教育太过保守。他的起手式是与美国五个州政府及核能新创公司联合提告核管会(NRC),认为因为1956年的滥权解释,把本来可由各州监管小型、低风险的核反应堆,扩大成所有的反应堆由联邦政府全面监管是违法的,试图为微型核反应堆劈出合法空间。

  在美国能源部、国家实验室(Los Alamos)及国防部空军第62联队的帮助之下,Ward 250将前往菲律宾核能研究所拼商业化。这就必须拆解核电厂不卖电、卖燃料的商业逻辑,要理解这战略,首先得了解电与燃料的差异是什么。

卖电和卖燃料哪个比较划算?

  我们可以先将Ward 250简单理解为Kairos Power用的核反应堆,都是使用TRISO燃料,上游原料也是HALEU,但这些技术再厉害,买个变压器要等三年,给核管会审查要七年,排队并网要五年,人生有多少年可以这样耗,干脆直接利用核分裂的热能进行高温蒸汽电解(SOEC)制造氢气,并从空气中捕捉二氧化碳,再通过合成技术将氢、碳「烹调」成绿色甲醇或可持续航空燃料(SAF)(注一),达成卖你燃料,而不是卖电的目标。

  卖燃料在物理效率上远胜于卖电,是因为我们绕不开热力学第二定律:能量转换过程的效率不可能达到百分之百,一定产生低品质的废热。传统核电的流程,在蒸汽推动涡轮机发电这个阶段的损失最多,让我们将两者整体做个比较,请见下表:

比较 卖电 卖燃料
商品本质 像旅馆的房间,过了当晚,没卖出去的房间就一文不值 像大宗商品
使用成本 本地发电本地实时用电,若要储存,就需要建置储能系统;或是要花钱拜托人把电用掉 无限期储存,且可以运往世界各地
馈线成本 申请馈线及并网的时间,各国不同,但基本都需要时间等待 不需要靠电网,不挑时间,且全球定价统一
转换效率 以传统核能为例,核分裂产生热能100单位,用热能烧开水产生蒸汽剩下99单位,这个时候大概是200~300度,用蒸汽推动涡轮机发电,受限于热力循环,必须排出大量废热,剩下33单位,电力送到用户端剩下30单位,转换效率30% 以新型核能为例,核分裂产生热能100单位,在600~800度的时候就高温蒸汽电解制造氢气,再制成燃料,转换效率75%~85%,甚至优于一般电解水产生氢气的60%~70%。剩下大约40%的废热,这时大概是200~300度,再用蒸汽推动涡轮机发电,达到一兼二顾的效果
碳排放 可当成0 已经是低碳燃料,若合成技术使用的触媒生产过程中的排碳很少,还有机会成为负碳燃料
卖价 再生能源产生的绿电可以卖比较贵,在台湾,约NTD$6,000/MWh 因为低碳燃料是航空业和军事领域的刚需,先卖绿色甲醇,之后等技术成熟,再卖可持续航空燃料(SAF),约NTD $7,100 - $7,900/MWh

(表一)卖电及卖合成燃料的比较表
资料来源:王晓中

核能的真正优势不是电价的恶性竞争,而在于提供稳定、高温、高密度的能量

  Valar只需要反应堆和化工厂,省下了巨型设备和高压电塔等数十亿美元资本支出,利润更是传统核能的三倍以上,当其他人还在苦等并网许可时,Valar的油罐车可能已经在高速公路上奔驰了。未来的加油站卖的不再是千万年前的恐龙遗骸(化石燃料),而是合成的核能汽油,这是最高级的炼金术。

  另一招杀手锏是「利用率」,就像开家餐馆(传统发电厂),只有在吃饭时(用电高峰)才能进账,半夜没客人时,厨房还得持续空转。Valar的模式更像是比特币挖矿,直接在600~800度的时候就7/24全速运转,100%的设备利用率,意味着成本可快速回收,对于昂贵的核能资产,全速运转就是印钞。

  Valar是对能源经济的降维打击。长期以来,卖电被困在单一且利薄的跑道上,但Valar意识到,核能的真正优势不是电价的恶性竞争,而在于提供稳定、高温、高密度的能量。用核能炼化液体燃料,不仅解决了再生能源无解的重工业与航空低碳难题,更让核能从受尽监管鸟气的公用事业小媳妇,直接挑战掌握定价权的能源生产巨头。Valar目前财务无虑,主要风险在于科技验证与监管审批进展。这种脚踢南山虎、拳打北海蛟,超越核电传统准备取代石油的气吞山河愿景,进不进华山论剑榜是否重要,时间会告诉我们。

  到这里,核分裂已经全部讲完了,下一篇,我们将开始讨论核融合!

(注一)绿色甲醇是目前比较具代表性的可持续航运燃料,如果进阶一点,就可以成为可持续航空燃料(SAF)。之前专栏文章常说的替代燃料是生物质燃料(biofuel),这是另一条技术路线,为了减碳,需要多元技术才能达成目标

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