Hybrid fusion power plants, which produce both hydrogen and electricity, are proposed as a way to decarbonise the fossil-fuel-dominated primary energy market and improve plant economics. The main cost drivers of a fusion power plant based on a spherical tokamak have been identified using statistical analysis (Morris and Sobol methods) from a wide range of cases obtained with the systems code PROCESS. The analysis reveals the importance of plasma physics and reactor geometry on power plant economics. Three scenarios of advancing technophysical assumptions (conservative, moderate and optimistic) have been chosen to study the integration of the fusion reactor with the power block (Rankine, He-Brayton or super-critical-CO2-Feher) and with the PEM electrolyser. The super-critical-CO2 cycle returns the best results for the studied temperature range (500 ∘C–800 ∘C), with an efficiency between 40%–56%. The modelled PEM is in line with current commercial models with a consumption of 51.97 kWh kg−1 H2. The economic feasibility of these scenarios has been explored for a set of learning factors that consider the cheapening of the capital costs tied to experience. The LCOE of these scenarios have been compared against current price ranges of solar, wind and fission power and the LCOH against PEM prices, showing that the moderate and optimistic scenarios could be competitive for learning factors lower than 0.5 and capacity factors larger than 0.7. An extrapolation of the optimistic scenario shows that the hybrid fusion power plant in the French and German market can improve the plant profits by 15% and 66% respectively.
水素と電力の両方を生産するハイブリッド核融合発電所は、化石燃料が支配的な一次エネルギーマーケットの脱炭素化と発電所経済性の向上のための方法として提案されている。球状トカマクに基づく核融合発電所の主なコスト要因は、システムコードPROCESSを用いて得られた広範囲のケースからの統計解析（Morris法およびSobol法）によって特定された。この解析は、プラズマ物理と炉形状が発電所経済性に与える重要性を明らかにしている。技術物理的仮定が進む3つのシナリオ（保守的、中程度、楽観的）が、核融合炉とパワーブロック（Rankine、He-Brayton、または超臨界CO2-Feher）およびPEM電解装置との統合を研究するために選択された。超臨界CO2サイクルは、研究された温度範囲（500 ∘C–800 ∘C）において、40%～56%の効率で最良の結果を示した。モデル化されたPEMは、51.97 kWh kg−1 H2の消費量で、現在の商業モデルと一致している。これらのシナリオの経済的実現可能性は、経験に結びついた資本コストの低下を考慮する一連の学習係数について調査された。これらのシナリオのLCOEは、太陽光、風力、核分裂発電の現在の価格帯と比較され、LCOHはPEM価格と比較され、中程度および楽観的シナリオは、学習係数が0.5未満かつ設備利用率が0.7超の場合に競争力を持ち得ることが示された。楽観的シナリオの外挿は、フランスおよびドイツ市場におけるハイブリッド核融合発電所が、発電所の利益をそれぞれ15%および66%向上させ得ることを示している。