Net Zero Needs Fusion. Vad bör investerare fråga föregångarna?

Brådskan för fusionsenergi kan inte överskattas. Den 27 oktober genomförde FN varnade att det inte finns någon trovärdig väg till 1.5°C på plats, och nuvarande policy pekar på en katastrofal uppvärmning på 2.8°C år 2100. Fusion kan vara den enda koldioxidfria energikällan som kan ge obegränsad baslastkraft och tillräckligt med råmaterial för allt rena väte som behövs för att koldioxidutlösa industrier som är svåra att minska. Det är kanske den enda gångbara vägen till Net-Zero-utsläpp till 2050.

Det finns dock ett problem med fusion. Inget labb eller företag har genererat mer energi än de har lagt ner i en fusionsreaktion, än mindre utvecklat ett system som skulle kunna fungera i en kommersiell miljö. Förståeligt nog undrar investerare var fusion egentligen står och vilka projekt som skulle kunna leverera denna mångmiljondollarsmöjlighet att replikera solens kraft på jorden.

Som en långvarig fusionsinvesterare vill jag diskutera varför fusion spelar roll, de framsteg som denna industri har gjort och de frågor som kunniga investerare bör ställa till fusionsföretag.

Varför Fusion är viktigt

För närvarande har ingen energiteknik förutom fusion potential att ersätta fossila bränslen. Inget annat verkar kunna tillfredsställa världens växande efterfrågan på energi och drivande luftkonditionering, avsaltningsanläggningar, elfordon, produktion av grönt väte etc. i den skala vi behöver för energiomställningen och livet på en varmare och torrare planet.

Vi behöver naturligtvis skala vind och sol, men deras krav på mark, väder och energilagring gör att de inte kan möjliggöra en fullständig energiomställning. Kärnklyvningsanläggningar är också viktiga för Net Zero, men riskerna för kärnavfall, olyckor och beväpning begränsar användningen.

När det gäller väte, Bloomberg NEF-grundaren Michael Liebreich nyligen illustrerad att bara ersätta det smutsiga väte som vi använder i produktionen av gödningsmedel, kemikalier och oljeraffinering med grönt väte för närvarande skulle kräva 143 % av världens installerade sol- och vindkapacitet. Ett skrämmande uttalande. Det skulle inte lämna något grönt väte tillgängligt för något annat: inte för stål- och aluminiumproduktion, inte för balansering av kraftnät eller CO₂ fångst och lagring, inte för sjöfart och järnväg. Det kommer helt enkelt inte att finnas tillräckligt med grönt vätematerial utan fusion.

Branschinsiders tror att år 2050 kan fusionsanläggningar leverera allt från 18 % till 44 % av världens energi. Fusion representerar därför en av vår tids mest kolossala investeringsmöjligheter. När den väl är kommersiellt operativ kommer fusion att ersätta större delen av fossilbränsleindustrin.

Fusion Frontrunners

Fusionsindustriföreningen rapporter att privata fusionsföretag har samlat in över 4.8 miljarder USD i finansiering hittills och mer än fördubblat branschens totala finansiering förra året. Flera föregångare har gjort så tekniska framsteg att det är trovärdigt att anta att de kommer att lansera kommersiell fusion på marknaden under 2030-talet. Listan inkluderar General Fusion (där jag är investerare), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics och First Light.

Vart och ett av dessa fusionsföretag har för avsikt att öppna en demonstrationsanläggning under andra hälften av detta decennium. Dessa kommer att bevisa om deras teknik kan fungera i stor skala och producera nettoel.

Jokertecknet är Kina, som arbetar med sin egen fusionsteknik. Av uppenbara skäl skulle västerländska regeringar hellre inte vara beroende av Kina för denna avgörande teknik. Det finns också ITER, det internationella, offentligt finansierade fusionsprojektet i södra Frankrike som hoppas att leverera fusionskraft till 2045.

Frågorna för investerare att ställa fusionsföretag

Utmaningen är att inte bara producera nettoel, utan att göra det på ett sätt som är kommersiellt gångbart. Det krävs enormt tryck och värme för att smälta samman väteatomer för att bilda en tyngre kärna som frigör energi. I solen ger gravitationen tillräckligt med kraft för att möjliggöra reaktionen. På jorden måste fusionsmaskiner nå temperaturer uppåt på 100° miljoner C för att replikera dessa förhållanden. Det är svårt att hålla och hårt för utrustningen.

Ledarna har antingen löst eller arbetar igenom de återstående barriärerna för jordbaserad fusion. Intresserade investerare som undrar vilket fusionsprojekt de ska stödja bör ställa följande frågor:

1. Hur hållbar är maskinen? Neutronerna som genereras i en fusionsreaktion träffade reaktorns metallvägg, orsakar blåsor, kemisk erosion och föroreningar, och så småningom gör maskinen obrukbar. Detta kallas det "första väggproblemet". En lösning är att använda en flytande metallvägg, som omger fusionsreaktionen och skyddar maskinen. Ett annat tillvägagångssätt är att introducera bränslen som producerar färre neutroner. Dessa inkluderar proton-borbränsle, som kräver ännu högre temperaturer för att producera fusion, och deuterium-helium-3, som inte förekommer naturligt på jorden.

2. Hur rikligt finns det med bränsle? En blandning av två väteisotoper, deuterium och tritium, driver de flesta fusionsreaktioner. Deuterium härrör lätt från havsvatten. Tritium, å andra sidan, måste tillverkas. Vissa nejsägare har varnade att "Nuclear Fusion står redan inför en bränslekris." Det är det inte. Frontrunners har löst detta problem genom att integrera tritiumproduktion i fusionsreaktionen. Ett sätt är att använda en flytande metall (bly-litium) vägg som direkt kommer i kontakt med fusionsplasma och producerar tritiumbränslet till fusionsmaskinen. Litiumbaserade metoder för att odla tritium utanför reaktorn är också under utveckling.

3. Hur effektiv är energiomvandlingen? I vissa maskiner absorberar den flytande metallväggen värme via direktkontakt med fusionsreaktionen. Den flytande metallen passerar genom en värmeväxlare och producerar ånga som kommer att driva en turbin och generera elektricitet - som de flesta traditionella kraftverk gör. Ett annat lovande tillvägagångssätt är att fånga elektricitet direkt från de elektromagnetiska fält som genereras i en fusionsreaktion.

4. Vilka ytterligare systemkomplexiteter skulle kunna förhindra en utrullning i tid? Vissa fusionsföretag siktar på att använda beprövad teknik för periferin av sina system, medan andra räknar med genombrott med avancerade lasrar, material och supraledare. Dessa diskuteras i några fascinerande artiklar i peer-reviewade tidskrifter, och det är det som är bekymmer. De är lovande men obevisade. Kom ihåg att när Tesla introducerade sina första bilar var praktiskt taget all teknik bevisad. Fusionsinvesterare måste skilja mellan teoretiska system och de som använder kritiska delar som har testats i verkliga förhållanden.

5. Var står demoanläggningen och kommersialiseringsstrategin? Topputmanare har uppnått fusion i ett labb och bevisat sin kärnteknologi och enskilda komponenter i testbäddar. Nu måste de bevisa att hela systemet kan fungera i en demoanläggning i stor skala - därav kapitalintensiteten. Ledande fusionsföretag börjar utöka sitt kärnteam av fusionslabbspecialister och doktorer med ett ingenjörsteam som vet hur man bygger ett kraftverk. Denna övergång från labb till verklig tillämpning är ingen liten bedrift. Vi börjar till och med se fusionsföretag anställa affärsutvecklingspersonal och marknadsföra rättigheterna till en första kommersiell anläggning.

6. Vad blir storleken? De ledande fusionsföretagen arbetar med anläggningar som sträcker sig i storlek från 50 megawatt (MW) till 500 MW. Maskinstorleken är avgörande eftersom den påverkar investeringskostnaden i förväg. Mindre, modulära maskiner kommer att göra det lättare för enskilda kraftbolag att fatta investeringsbeslut för en kommersiell anläggning. Storleken påverkar också om fusionsenheter kan användas för applikationer som sjöfart och andra lågenergitillämpningar.

7. Sist men inte minst, vad är den prognostiserade kostnaden per MWh (megawattimme)? Fusionsföretag konkurrerar direkt med kol- och gaseldade anläggningar som tillhandahåller baslastenergi över hela världen. Den utjämnade energikostnaden (LCOE) måste alltså vara konkurrenskraftig med kol som, enligt rådgivningsföretaget Lazard, intervall från $65/MWh som smutsigast till $152/MWh med 90 % kolavskiljning integrerad. Fusionsmaskiner som använder dyra, kraftfulla lasrar eller supraledande magneter gjorda av sällsynta material kan kämpa med den LCOE. Visserligen kommer kostnaderna för dessa komponenter att minska med tiden. Fusionsmaskiner som använder mekanisk kompression (liknande kolvar i en dieselmotor) eller kinetiska acceleratorer (i princip en gasdriven pistol) kommer förmodligen att ha en kostnadsfördel under de närmaste decennierna.

Dags att möta musiken

Även om dessa återstående utmaningar verkar överkomliga fråga Jag frågade kvarstår för flera år sedan: Vem har modet att finansiera demonstrationsanläggningarna och driva fusion till marknaden?

Investerare som flyttar har nu en chans att få överdriven avkastning. Några av de ovan nämnda fusionsföretagen är fortfarande blygsamt prissatta. Naturligtvis kan vissa investerare kämpa med den potentiella effekten av fusion på sina befintliga energiportföljer, särskilt om dessa inkluderar fossila bränslen, vind och sol.

Jag säger att det är dags att äntligen möta musiken. Med tanke på hotet om klimatförändringar och den växande efterfrågan på energi är fusion avgörande för att uppnå Net Zero år 2050. Ingen annan teknik kan konkurrera ut fossila bränslen, göra ett större hål i CO₂ utsläpp eller göra mer åt eliminera energiberoendet av fientliga regimer, som Putins Ryssland. Fusion är spelväxlaren som kan göra energin verkligt lokal, säker och riklig. Det visar ett skifte från en centraliserad, autokratisk energiindustri till lokal, demokratisk energiförsörjning.

Och fusion är inte 20 år bort längre. När väl den första fusionsanläggningen är kommersiellt i drift till rimliga kostnader kan övergången gå snabbt. Kom ihåg att det tog århundraden att utveckla tekniken bakom en bil, men det tog bara bilar ungefär ett decennium att ersätta hästar i London och New York City. Så fort det finns en bättre och billigare innovation vinner den oundvikligen.

Den svåra sanningen är att utan en stegvis innovation inom energi kommer vi att blåsa förbi 1.5°C detta århundrade. Låt oss hoppas att fusionskommersialiseringen går snabbare än temperaturerna.