Net Zero heeft fusie nodig. Wat moeten beleggers aan de koplopers vragen?

De urgentie voor fusie-energie kan niet worden overschat. Op 27 oktober heeft de VN waarschuwde dat er “geen geloofwaardige route naar 1.5 ° C is”, en het huidige beleid wijst op een catastrofale opwarming van 2.8 ° C tegen 2100. Fusie is mogelijk de enige koolstofvrije energiebron die onbeperkt basislastvermogen en voldoende grondstof kan bieden voor alle schone waterstof die nodig is om moeilijk te verminderen industrieën koolstofarm te maken. Het is misschien wel de enige haalbare weg naar een netto-nuluitstoot in 2050.

Er is echter één probleem met fusie. Geen enkel laboratorium of bedrijf heeft meer energie opgewekt dan ze in een fusiereactie hebben gestopt, laat staan ​​dat ze een systeem hebben ontwikkeld dat in een commerciële omgeving zou kunnen werken. Begrijpelijkerwijs vragen investeerders zich af waar fusie werkelijk staat en welke projecten deze kans van miljarden dollars kunnen waarmaken om de kracht van de zon op aarde na te bootsen.

Als een lange tijd fusie-investeerder, wil ik bespreken waarom fusie belangrijk is, de vooruitgang die deze industrie heeft geboekt en de vragen die slimme investeerders aan fusiebedrijven zouden moeten stellen.

Waarom fusie belangrijk is

Op dit moment vertoont geen enkele energietechnologie behalve fusie het potentieel om fossiele brandstoffen te vervangen. Niets anders lijkt in staat te voldoen aan de groeiende vraag naar energie in de wereld en het aandrijven van airconditioning, ontziltingsinstallaties, elektrische voertuigen, productie van groene waterstof, enz. op de schaal die we nodig hebben voor de energietransitie en het leven op een hetere en drogere planeet.

Natuurlijk moeten we wind- en zonne-energie opschalen, maar hun eisen aan land, weer en energieopslag betekenen dat ze geen volledige energietransitie mogelijk maken. Kernsplijtingscentrales zijn ook belangrijk voor Net Zero, maar de risico's van nucleair afval, ongevallen en bewapening beperken het gebruik ervan.

Wat waterstof betreft, Bloomberg NEF-oprichter Michael Liebreich onlangs geïllustreerd dat alleen al het vervangen van de vuile waterstof die we gebruiken bij de productie van kunstmest, chemicaliën en olieraffinage door groene waterstof, momenteel 143% van 's werelds geïnstalleerde zonne- en windcapaciteit zou vereisen. Een ontmoedigende uitspraak. Er zou geen groene waterstof meer beschikbaar zijn voor iets anders: niet voor de productie van staal en aluminium, niet voor het balanceren van elektriciteitsnetwerken of CO₂ vangst en opslag, niet voor zee- en spoorvervoer. Zonder fusie is er simpelweg niet genoeg groene waterstof als grondstof.

Insiders uit de industrie geloven dat fusie-installaties tegen 2050 18% tot 44% van de energie in de wereld kunnen leveren. Fusion vertegenwoordigt daarom een ​​van de meest kolossale investeringsmogelijkheden van onze tijd. Zodra het commercieel operationeel is, zal fusie het grootste deel van de fossiele brandstofindustrie vervangen.

De Fusion-koplopers

De Fusion Industry Association meldt dat particuliere fusiebedrijven tot nu toe meer dan $ 4.8 miljard USD aan financiering hebben opgehaald en vorig jaar de totale financiering van de industrie meer dan verdubbelden. Verschillende koplopers hebben zo'n technische vooruitgang geboekt dat het geloofwaardig is om aan te nemen dat ze in de jaren 2030 commerciële fusie op de markt zullen brengen. De lijst omvat General Fusion (waarin ik een investeerder ben), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics en First Light.

Elk van deze fusiebedrijven is van plan om tegen de tweede helft van dit decennium een ​​demonstratiefabriek te openen. Deze zullen bewijzen of hun technologie op grote schaal kan werken en netto elektriciteit kan produceren.

De wildcard is China, dat werkt aan zijn eigen fusietechnologie. Om voor de hand liggende redenen willen westerse regeringen voor deze cruciale technologie liever niet afhankelijk zijn van China. Er is ook ITER, het internationale, door de overheid gefinancierde fusieproject in Zuid-Frankrijk dat hoopt om fusie-energie te leveren tegen 2045.

De vragen voor investeerders om aan fusiebedrijven te stellen

De uitdaging is om niet alleen netto elektriciteit te produceren, maar dit op een commercieel haalbare manier te doen. Er is enorme druk en hitte voor nodig om waterstofatomen samen te smelten tot een zwaardere kern, waarbij energie vrijkomt. In de zon levert de zwaartekracht genoeg kracht om de reactie mogelijk te maken. Op aarde moeten fusiemachines temperaturen van meer dan 100 miljoen C bereiken om die omstandigheden te repliceren. Dat is moeilijk vol te houden en zwaar voor de apparatuur.

De koplopers hebben de resterende barrières voor kernfusie op aarde opgelost of werken eraan. Geïnteresseerde investeerders die zich afvragen welk fusieproject ze moeten steunen, moeten de volgende vragen stellen:

1. Hoe duurzaam is de machine? De neutronen die bij een fusiereactie worden gegenereerd, raken de metalen wand van de reactor, veroorzakend blaarvorming, chemische erosie en onzuiverheden, waardoor de machine uiteindelijk onbruikbaar wordt. Dit wordt het 'eerste muurprobleem' genoemd. Een oplossing is om een ​​wand van vloeibaar metaal te gebruiken, die de fusiereactie omringt en de machine beschermt. Een andere benadering is het introduceren van brandstoffen die minder neutronen produceren. Deze omvatten proton-boorbrandstof, waarvoor nog hogere temperaturen nodig zijn om fusie te produceren, en deuterium-helium-3, dat van nature niet op aarde voorkomt.

2. Hoe overvloedig is de brandstof? Een mengsel van twee waterstofisotopen, deuterium en tritium, voedt de meeste fusiereacties. Deuterium is gemakkelijk afgeleid van zeewater. Tritium daarentegen moet worden vervaardigd. Sommige nee-zeggers hebben waarschuwde dat "kernfusie al met een brandstofcrisis wordt geconfronteerd." Het is niet. Koplopers hebben dit probleem opgelost door de productie van tritium in de fusiereactie te integreren. Eén manier is om een ​​wand van vloeibaar metaal (lood-lithium) te gebruiken die rechtstreeks in contact komt met fusieplasma en de tritiumbrandstof voor de fusiemachine produceert. Op lithium gebaseerde methoden voor het kweken van tritium buiten de reactor zijn ook in ontwikkeling.

3. Hoe efficiënt is de energieconversie? In sommige machines absorbeert de vloeibare metalen wand warmte via direct contact met de fusiereactie. Het vloeibare metaal gaat door een warmtewisselaar en produceert stoom die een turbine zal aandrijven en elektriciteit zal opwekken, zoals de meeste traditionele krachtcentrales doen. Een andere veelbelovende benadering is om elektriciteit rechtstreeks op te vangen uit de elektromagnetische velden die worden gegenereerd in een fusiereactie.

4. Welke extra systeemcomplexiteiten kunnen een tijdige uitrol in de weg staan? Sommige fusiebedrijven willen beproefde technologieën gebruiken voor de periferie van hun systemen, terwijl anderen rekenen op doorbraken met geavanceerde lasers, materialen en supergeleiders. Deze worden besproken in enkele fascinerende artikelen in peer-reviewed tijdschriften, en dat is de zorg. Ze zijn veelbelovend maar onbewezen. Bedenk dat toen Tesla zijn eerste auto's introduceerde, praktisch alle technologie bewezen was. Fusie-investeerders moeten onderscheid maken tussen theoretische systemen en systemen die kritieke onderdelen gebruiken die in de praktijk zijn getest.

5. Waar staat de demoplant en de commercialiseringsstrategie? Topkandidaten hebben fusie bereikt in een laboratorium en hebben hun kerntechnologieën en individuele componenten in testbedden bewezen. Nu moeten ze bewijzen dat het volledige systeem op grote schaal kan werken in een demofabriek, vandaar de kapitaalintensiteit. Toonaangevende fusieondernemingen beginnen hun kernteam van fusielaboratoriumspecialisten en PhD's uit te breiden met een technisch team dat weet hoe ze een krachtcentrale moeten bouwen. Deze overgang van lab naar real-world applicatie is geen geringe prestatie. We beginnen zelfs te zien dat fusiebedrijven personeel voor bedrijfsontwikkeling inhuren en de rechten op een eerste commerciële fabriek op de markt brengen.

6. Wat wordt de maat? De toonaangevende fusiebedrijven werken aan installaties die in grootte variëren van 50 megawatt (MW) tot 500 MW. De grootte van de machine is van cruciaal belang omdat deze van invloed is op de initiële investeringskosten. Kleinere, modulaire machines zullen het voor individuele nutsbedrijven gemakkelijker maken om investeringsbeslissingen te nemen voor een commerciële fabriek. De grootte is ook van invloed op de vraag of fusie-eenheden kunnen worden gebruikt voor toepassingen zoals zeescheepvaart en andere energiezuinige toepassingen.

7. Last but not least, wat zijn de verwachte kosten per MWh (megawattuur)? Fusiebedrijven concurreren rechtstreeks met kolen- en gasgestookte centrales die over de hele wereld basislastenergie leveren. De levelized cost of energy (LCOE) moet dus concurrerend zijn met steenkool, die volgens het adviesbureau Lazard ranges van $ 65/MWh op zijn smerigst tot $ 152/MWh met geïntegreerde 90% koolstofafvang. Fusiemachines die dure, krachtige lasers of supergeleidende magneten van zeldzame materialen gebruiken, kunnen met die LCOE worstelen. Toegegeven, de kosten van deze componenten zullen op termijn dalen. Fusiemachines die mechanische compressie gebruiken (vergelijkbaar met zuigers in een dieselmotor) of kinetische versnellers (in feite een door gas aangedreven pistool) zullen de komende decennia waarschijnlijk een kostenvoordeel hebben.

Tijd om de muziek onder ogen te zien

Hoewel deze resterende uitdagingen onoverkomelijk lijken, vraag Ik vroeg jaren geleden blijft: wie heeft het lef om de demonstratiefabrieken te financieren en fusie naar de markt te duwen?

Beleggers die nu verhuizen, maken kans om buitensporige rendementen te behalen. Sommige van de bovengenoemde fusiebedrijven zijn nog bescheiden geprijsd. Natuurlijk kunnen sommige investeerders worstelen met de potentiële impact van fusie op hun bestaande energieportefeuilles, vooral als deze fossiele brandstoffen, wind- en zonne-energie omvatten.

Ik zeg dat het tijd is om eindelijk de muziek onder ogen te zien. Gezien de dreiging van klimaatverandering en de groeiende vraag naar energie, is fusie van cruciaal belang voor het bereiken van Net Zero in 2050. Geen enkele andere technologie kan fossiele brandstoffen overtreffen, een grotere deuk in CO₂ uitstoot of meer doen om energieafhankelijkheid van vijandige regimes elimineren, zoals het Rusland van Poetin. Fusion is de gamechanger die energie echt lokaal, veilig en overvloedig kan maken. Het voorspelt een verschuiving van een gecentraliseerde, autocratische energie-industrie naar een gelokaliseerde, democratische energievoorziening.

En fusie is geen 20 jaar meer weg. Zodra de eerste fusiecentrale tegen redelijke kosten commercieel operationeel is, kan de omschakeling snel gaan. Vergeet niet dat het eeuwen duurde om de technologieën achter een auto te ontwikkelen, maar het kostte auto's slechts ongeveer een decennium om paarden te vervangen in Londen en New York City. Zodra er een betere en goedkopere innovatie is, wint deze onvermijdelijk.

De harde waarheid is dat zonder een stapsgewijze innovatie in energie, we deze eeuw voorbij 1.5°C zullen blazen. Laten we hopen dat de commercialisering van fusie sneller gaat dan de temperaturen.