Net Zero Needs Fusion. Hva bør investorer spørre frontløperne?

Det haster med fusjonsenergi kan ikke overvurderes. Den 27. oktober ble FN advarte at det er «ingen troverdig vei til 1.5°C på plass», og gjeldende retningslinjer peker mot en katastrofal oppvarming på 2.8°C innen 2100. Fusjon kan være den eneste nullkarbonenergikilden som kan gi ubegrenset grunnlastkraft og nok råstoff for alt det rene hydrogenet som er nødvendig for å avkarbonisere industrier som er vanskelig å redusere. Det er kanskje den eneste levedyktige veien til Net-Zero-utslipp innen 2050.

Det er imidlertid ett problem med fusjon. Ingen laboratorier eller bedrifter har generert mer energi enn de har lagt i en fusjonsreaksjon, enn si utviklet et system som kan fungere i en kommersiell setting. Forståelig nok lurer investorer på hvor fusjon egentlig står og hvilke prosjekter som kan levere på denne multibillion-dollar-muligheten til å gjenskape kraften til solen på jorden.

Som en langvarig fusjonsinvestor ønsker jeg å diskutere hvorfor fusjon er viktig, fremgangen denne industrien har gjort og spørsmålene som erfarne investorer bør stille fusjonsselskaper.

Hvorfor fusjon er viktig

For tiden viser ingen energiteknologi utover fusjon potensiale for å erstatte fossilt brensel. Ingenting annet ser ut til å være i stand til å tilfredsstille verdens økende etterspørsel etter energi og drivende klimaanlegg, avsaltingsanlegg, elektriske kjøretøy, grønn hydrogenproduksjon osv. i den skalaen vi trenger for energiomstillingen og livet på en varmere og tørrere planet.

Vi må selvfølgelig skalere vind og sol, men deres krav til land, vær og energilagring betyr at de ikke kan muliggjøre en full energiovergang. Kjernefysiske fisjonsanlegg er også viktige for Net Zero, men risikoen for kjernefysisk avfall, ulykker og bevæpning begrenser bruken.

Når det gjelder hydrogen, Bloomberg NEF-grunnlegger Michael Liebreich nylig illustrert at bare å erstatte det skitne hydrogenet vi bruker i produksjonen av gjødsel, kjemikalier og oljeraffinering med grønt hydrogen i dag vil kreve 143 % av verdens installerte sol- og vindkapasitet. En skremmende uttalelse. Det ville ikke etterlate noe grønt hydrogen tilgjengelig for noe annet: ikke for stål- og aluminiumproduksjon, ikke for balansering av kraftnett eller CO₂ fangst og lagring, ikke for skipsfart og jernbane. Det vil rett og slett ikke være nok grønt hydrogenråstoff uten fusjon.

Bransjeinnsidere mener at innen 2050 kan fusjonsanlegg levere alt fra 18 % til 44 % av verdens energi. Fusion representerer derfor en av de mest kolossale investeringsmulighetene i vår tid. Når det er kommersielt operativt, vil fusjon erstatte det meste av fossilbrenselindustrien.

Fusion Frontrunners

Fusjonsindustriforeningen rapporter at private fusjonsselskaper har samlet inn over 4.8 milliarder USD i finansiering til dags dato og mer enn doblet industriens totale finansiering i fjor. Flere frontløpere har gjort så tekniske fremskritt at det er troverdig å anta at de vil bringe kommersiell fusjon til markedet på 2030-tallet. Listen inkluderer General Fusion (som jeg er investor i), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics og First Light.

Hvert av disse fusjonsselskapene har til hensikt å åpne et demonstrasjonsanlegg innen andre halvdel av dette tiåret. Disse vil bevise om teknologien deres kan fungere i stor skala og produsere netto elektrisitet.

Jokertegnet er Kina, som jobber med sin egen fusjonsteknologi. Av åpenbare grunner vil vestlige myndigheter helst ikke være avhengige av Kina for denne avgjørende teknologien. Det er også ITER, det internasjonale, offentlig finansierte fusjonsprosjektet i Sør-Frankrike som håper å levere fusjonskraft innen 2045.

Spørsmålene for investorer å stille fusjonsselskaper

Utfordringen er å ikke bare produsere netto strøm, men å gjøre det på en måte som er kommersielt levedyktig. Det krever enormt trykk og varme for å smelte sammen hydrogenatomer for å danne en tyngre kjerne som frigjør energi. I solen gir tyngdekraften nok kraft til å muliggjøre reaksjonen. På jorden må fusjonsmaskiner nå temperaturer oppover 100° millioner C for å gjenskape disse forholdene. Det er vanskelig å opprettholde og hardt for utstyret.

Frontløperne har enten løst eller jobber gjennom de gjenværende barrierene for jordbasert fusjon. Interesserte investorer som lurer på hvilket fusjonsprosjekt de skal støtte, bør stille følgende spørsmål:

1. Hvor holdbar er maskinen? Nøytronene generert i en fusjonsreaksjon treffer metallveggen til reaktoren, forårsaker blemmer, kjemisk erosjon og urenheter, og til slutt gjør maskinen ubrukelig. Dette kalles "det første veggproblemet." En løsning er å bruke en flytende metallvegg, som omgir fusjonsreaksjonen og beskytter maskinen. En annen tilnærming er å introdusere drivstoff som produserer færre nøytroner. Disse inkluderer proton-bordrivstoff, som krever enda høyere temperaturer for å produsere fusjon, og deuterium-helium-3, som ikke forekommer naturlig på jorden.

2. Hvor rikelig er drivstoffet? En blanding av to hydrogenisotoper, deuterium og tritium, driver de fleste fusjonsreaksjoner. Deuterium er lett avledet fra sjøvann. Tritium, derimot, må produseres. Noen som ikke sier det advarte at "Atomfusjon står allerede overfor en drivstoffkrise." Det er det ikke. Frontløpere har løst dette problemet ved å integrere tritiumproduksjon i fusjonsreaksjonen. En måte er å bruke en flytende metall (bly-litium) vegg som kommer i direkte kontakt med fusjonsplasma og produserer tritiumdrivstoffet til fusjonsmaskinen. Litiumbaserte metoder for å avle tritium utenfor reaktoren er også under utvikling.

3. Hvor effektiv er energiomsetningen? I noen maskiner absorberer den flytende metallveggen varme via direkte kontakt med fusjonsreaksjonen. Det flytende metallet passerer gjennom en varmeveksler, og produserer damp som vil drive en turbin og generere elektrisitet – slik de fleste tradisjonelle kraftverk gjør. En annen lovende tilnærming er å fange elektrisitet direkte fra de elektromagnetiske feltene som genereres i en fusjonsreaksjon.

4. Hvilke ytterligere systemkompleksiteter kan forhindre en rettidig utrulling? Noen fusjonsselskaper har som mål å bruke utprøvde teknologier for periferien av systemene sine, mens andre regner med gjennombrudd med avanserte lasere, materialer og superledere. Disse er diskutert i noen fascinerende artikler i fagfellevurderte tidsskrifter, og det er bekymringen. De er lovende, men uprøvde. Husk at da Tesla introduserte sine første biler, var praktisk talt all teknologi bevist. Fusjonsinvestorer må skille mellom teoretiske systemer og de som bruker kritiske deler som har blitt testet under virkelige forhold.

5. Hvor står demoanlegget og kommersialiseringsstrategien? Toppkonkurrenter har oppnådd fusjon i et laboratorium og bevist sine kjerneteknologier og individuelle komponenter i testbed. Nå må de bevise at hele systemet kan fungere i et demoanlegg i stor skala – derav kapitalintensiteten. Ledende fusjonsforetak begynner å utvide sitt kjerneteam av fusjonslaboratoriespesialister og PhD-er med et ingeniørteam som vet hvordan man bygger et kraftverk. Denne overgangen fra lab til virkelige applikasjoner er ingen liten prestasjon. Vi begynner til og med å se fusjonsselskaper ansette forretningsutviklingsmedarbeidere og markedsføre rettighetene til et første kommersielle anlegg.

6. Hva blir størrelsen? De ledende fusjonsselskapene jobber med anlegg som varierer i størrelse fra 50 megawatt (MW) til 500 MW. Maskinstørrelsen er avgjørende fordi den påvirker investeringskostnaden på forhånd. Mindre, modulære maskiner vil gjøre det lettere for individuelle verktøy å ta investeringsbeslutninger for et kommersielt anlegg. Størrelsen påvirker også om fusjonsenheter kan brukes til applikasjoner som havfart og andre lavenergiapplikasjoner.

7. Sist men ikke minst, hva er prognosekostnaden per MWh (megawattime)? Fusjonsselskaper konkurrerer direkte med kull- og gasskraftverk som leverer grunnlastenergi over hele verden. Dermed må de utjevnede energikostnadene (LCOE) være konkurransedyktige med kull som ifølge rådgivningsfirmaet Lazard, serier fra $65/MWh på sitt mest skitne til $152/MWh med 90 % karbonfangst integrert. Fusjonsmaskiner som bruker kostbare, kraftige lasere eller superledende magneter laget av sjeldne materialer kan slite med den LCOEen. Riktignok vil kostnadene for disse komponentene komme ned over tid. Fusjonsmaskiner som bruker mekanisk kompresjon (i likhet med stempler i en dieselmotor) eller kinetiske akseleratorer (i utgangspunktet en gassdrevet pistol) vil sannsynligvis ha en kostnadsfordel i løpet av de neste tiårene.

På tide å møte musikken

Selv om disse gjenværende utfordringene virker overkommelige, spørsmål Jeg spurte rester for år siden: Hvem har mot til å finansiere demonstrasjonsanleggene og presse fusjon til markedet?

Investorer som flytter har nå en sjanse til å tjene overdimensjonert avkastning. Noen av de ovennevnte fusjonsselskapene er fortsatt beskjedent priset. Selvfølgelig kan noen investorer slite med den potensielle effekten av fusjon på deres eksisterende energiporteføljer, spesielt hvis disse inkluderer fossilt brensel, vind og sol.

Jeg sier at det er på tide å endelig møte musikken. Gitt trusselen om klimaendringer og økende etterspørsel etter energi, er fusjon avgjørende for å oppnå Net Zero innen 2050. Ingen annen teknologi kan utkonkurrere fossilt brensel, gjøre et større innhugg i CO₂ utslipp eller gjøre mer for å eliminere energiavhengighet av fiendtlige regimer, som Putins Russland. Fusion er gamechangeren som kan gjøre energien virkelig lokal, sikker og rikelig. Det varsler et skifte fra en sentralisert, autokratisk energiindustri til lokalisert, demokratisk energiforsyning.

Og fusjon er ikke 20 år unna lenger. Når først det første fusjonsanlegget er kommersielt i drift til rimelige kostnader, kan overgangen være rask. Husk at det tok århundrer å utvikle teknologiene bak en bil, men det tok bare biler omtrent et tiår å erstatte hester i London og New York City. Så snart det er en bedre og billigere innovasjon, vinner den uunngåelig.

Den harde sannheten er at uten en trinnvis innovasjon innen energi, vil vi blåse forbi 1.5°C dette århundret. La oss håpe fusjonskommersialiseringen går raskere enn temperaturene.