Net Zero braucht Fusion. Was sollten Investoren die Spitzenreiter fragen?

Die Dringlichkeit für Fusionsenergie kann nicht genug betont werden. Am 27. Oktober hat die UN gewarnt dass es „keinen glaubwürdigen Weg zu 1.5 °C gibt“, und die aktuelle Politik deutet auf eine katastrophale Erwärmung von 2.8 °C bis 2100 hin all den sauberen Wasserstoff, der zur Dekarbonisierung schwer zu reduzierender Industrien erforderlich ist. Es ist vielleicht der einzig gangbare Weg zu Netto-Null-Emissionen bis 2050.

Es gibt jedoch ein Problem mit der Fusion. Kein Labor oder Unternehmen hat mehr Energie erzeugt, als es in eine Fusionsreaktion gesteckt hat, geschweige denn ein System entwickelt, das in einem kommerziellen Umfeld funktionieren könnte. Verständlicherweise fragen sich Investoren, wo die Fusion wirklich steht und welche Projekte diese Multi-Billionen-Dollar-Möglichkeit nutzen könnten, um die Kraft der Sonne auf der Erde zu replizieren.

Als langjähriger Fusionsinvestor möchte ich darüber sprechen, warum Fusion wichtig ist, welche Fortschritte diese Branche gemacht hat und welche Fragen versierte Investoren Fusionsunternehmen stellen sollten.

Warum Fusion wichtig ist

Derzeit weist außer der Kernfusion keine Energietechnologie Potenzial auf, fossile Brennstoffe zu ersetzen. Nichts anderes scheint in der Lage zu sein, den weltweit wachsenden Energiebedarf zu decken und Klimaanlagen, Entsalzungsanlagen, Elektrofahrzeuge, die Produktion von grünem Wasserstoff usw. in dem Umfang anzutreiben, den wir für die Energiewende und das Leben auf einem heißeren und trockeneren Planeten benötigen.

Natürlich müssen wir Wind und Sonne skalieren, aber ihre Land-, Wetter- und Energiespeicheranforderungen bedeuten, dass sie keine vollständige Energiewende ermöglichen können. Kernspaltungsanlagen sind auch wichtig für Net Zero, aber die Risiken von Atommüll, Unfällen und Bewaffnung schränken ihren Einsatz ein.

Was Wasserstoff betrifft, so Bloomberg NEF-Gründer Michael Liebreich kürzlich illustriert dass allein der Ersatz des schmutzigen Wasserstoffs, den wir bei der Herstellung von Düngemitteln, Chemikalien und Ölraffinerien verwenden, durch grünen Wasserstoff derzeit 143 % der weltweit installierten Solar- und Windkapazität erfordern würde. Eine entmutigende Aussage. Es würde kein grüner Wasserstoff für irgendetwas anderes übrig bleiben: nicht für die Stahl- und Aluminiumproduktion, nicht für Regelstromnetze oder CO₂ Erfassung und Lagerung, nicht für den See- und Schienenverkehr. Ohne Kernfusion wird es einfach nicht genug Ausgangsmaterial für grünen Wasserstoff geben.

Brancheninsider glauben, dass Fusionsanlagen bis 2050 zwischen 18 % und 44 % der weltweiten Energie liefern könnten. Fusion stellt daher eine der kolossalsten Investitionsmöglichkeiten unserer Zeit dar. Sobald sie kommerziell in Betrieb ist, wird die Fusion den größten Teil der Industrie für fossile Brennstoffe ersetzen.

Die Fusion-Spitzenreiter

Verband der Fusionsindustrie Berichte dass private Fusionsunternehmen bisher über 4.8 Mrd. USD an Finanzmitteln aufgebracht und die Gesamtfinanzierung der Branche im vergangenen Jahr mehr als verdoppelt haben. Mehrere Spitzenreiter haben solche technischen Fortschritte gemacht, dass man davon ausgehen kann, dass sie die kommerzielle Fusion in den 2030er Jahren auf den Markt bringen werden. Die Liste umfasst General Fusion (bei dem ich Investor bin), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics und First Light.

Jedes dieser Fusionsunternehmen beabsichtigt, bis zur zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts eine Demonstrationsanlage zu eröffnen. Diese werden beweisen, ob ihre Technologie in großem Maßstab funktionieren und Nettostrom erzeugen kann.

Wildcard ist China, das an einer eigenen Fusionstechnologie arbeitet. Aus offensichtlichen Gründen würden sich westliche Regierungen bei dieser entscheidenden Technologie lieber nicht auf China verlassen. Dazu kommt ITER, das internationale, öffentlich finanzierte Fusionsprojekt in Südfrankreich hofft, um bis 2045 Fusionsenergie zu liefern.

Die Fragen, die Investoren Fusionsunternehmen stellen sollten

Die Herausforderung besteht darin, nicht nur Nettostrom zu produzieren, sondern dies auf wirtschaftlich tragfähige Weise zu tun. Es braucht immensen Druck und Hitze, um Wasserstoffatome zu einem schwereren Kern zu verschmelzen und dabei Energie freizusetzen. In der Sonne liefert die Schwerkraft genug Kraft, um die Reaktion zu ermöglichen. Auf der Erde müssen Fusionsmaschinen Temperaturen von über 100 Millionen C erreichen, um diese Bedingungen nachzubilden. Das ist schwer auszuhalten und strapaziert die Ausrüstung.

Die Spitzenreiter haben die verbleibenden Hindernisse für die erdbasierte Fusion entweder gelöst oder arbeiten daran. Interessierte Investoren, die sich fragen, auf welches Fusionsprojekt sie setzen sollen, sollten sich folgende Fragen stellen:

1. Wie langlebig ist die Maschine? Die bei einer Fusionsreaktion entstehenden Neutronen treffen auf die Metallwand des Reaktors, verursacht Blasenbildung, chemische Erosion und Verunreinigungen, die schließlich die Maschine funktionsunfähig machen. Dies wird als „erstes Wandproblem“ bezeichnet. Eine Lösung ist die Verwendung einer flüssigen Metallwand, die die Fusionsreaktion umgibt und die Maschine schützt. Ein anderer Ansatz besteht darin, Brennstoffe einzuführen, die weniger Neutronen produzieren. Dazu gehören Proton-Bor-Brennstoff, der noch höhere Temperaturen erfordert, um eine Fusion zu erzeugen, und Deuterium-Helium-3, das auf der Erde nicht natürlich vorkommt.

2. Wie reichlich ist der Brennstoff vorhanden? Eine Mischung aus zwei Wasserstoffisotopen, Deuterium und Tritium, treibt die meisten Fusionsreaktionen an. Deuterium lässt sich leicht aus Meerwasser gewinnen. Tritium hingegen muss hergestellt werden. Einige Neinsager haben gewarnt dass „die Kernfusion bereits vor einer Brennstoffkrise steht“. Es ist nicht. Spitzenreiter haben dieses Problem gelöst, indem sie die Tritiumproduktion in die Fusionsreaktion integriert haben. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Wand aus flüssigem Metall (Blei-Lithium) zu verwenden, die direkt mit dem Fusionsplasma in Kontakt kommt und den Tritium-Brennstoff für die Fusionsmaschine erzeugt. Auch Lithium-basierte Verfahren zur Züchtung von Tritium außerhalb des Reaktors sind in der Entwicklung.

3. Wie effizient ist die Energieumwandlung? Bei manchen Maschinen absorbiert die Flüssigmetallwand Wärme durch direkten Kontakt mit der Schmelzreaktion. Das flüssige Metall strömt durch einen Wärmetauscher und erzeugt Dampf, der eine Turbine antreibt und Strom erzeugt – wie es die meisten traditionellen Kraftwerke tun. Ein weiterer vielversprechender Ansatz besteht darin, Elektrizität direkt aus den bei einer Fusionsreaktion erzeugten elektromagnetischen Feldern zu gewinnen.

4. Welche zusätzlichen Systemkomplexitäten könnten eine rechtzeitige Einführung verhindern? Manche Fusionsunternehmen setzen auf bewährte Technologien für die Peripherie ihrer Systeme, andere setzen auf Durchbrüche bei fortschrittlichen Lasern, Materialien und Supraleitern. Diese werden in einigen faszinierenden Artikeln in von Experten begutachteten Zeitschriften diskutiert, und das ist die Sorge. Sie sind vielversprechend, aber unbewiesen. Erinnern Sie sich daran, dass praktisch die gesamte Technologie erprobt war, als Tesla seine ersten Autos vorstellte. Fusionsinvestoren müssen zwischen theoretischen Systemen und solchen unterscheiden, die kritische Teile verwenden, die unter realen Bedingungen getestet wurden.

5. Wo stehen die Demoanlage und die Kommerzialisierungsstrategie? Top-Anwärter haben die Fusion in einem Labor erreicht und ihre Kerntechnologien und Einzelkomponenten in Testbeds getestet. Jetzt müssen sie beweisen, dass das gesamte System in einer Demoanlage im großen Maßstab funktionieren kann – daher die Kapitalintensität. Führende Fusionsunternehmen beginnen damit, ihr Kernteam aus Fusionslaborspezialisten und Doktoranden um ein Ingenieurteam zu erweitern, das weiß, wie man ein Kraftwerk baut. Dieser Übergang vom Labor zur realen Anwendung ist keine Kleinigkeit. Wir sehen sogar, dass Fusionsunternehmen Mitarbeiter für die Geschäftsentwicklung einstellen und die Rechte an einer ersten kommerziellen Anlage vermarkten.

6. Was wird die Größe sein? Die führenden Fusionsunternehmen arbeiten an Anlagen in der Größenordnung von 50 Megawatt (MW) bis 500 MW. Die Maschinengröße ist entscheidend, da sie die Vorabinvestitionskosten beeinflusst. Kleinere, modulare Maschinen werden es einzelnen Energieversorgern erleichtern, Investitionsentscheidungen für eine kommerzielle Anlage zu treffen. Die Größe wirkt sich auch darauf aus, ob Fusionseinheiten für Anwendungen wie Seeschifffahrt und andere Niedrigenergieanwendungen verwendet werden können.

7. Zu guter Letzt, wie hoch sind die prognostizierten Kosten pro MWh (Megawattstunde)? Fusionsunternehmen konkurrieren direkt mit Kohle- und Gaskraftwerken, die weltweit Grundlastenergie liefern. Daher müssen die Stromgestehungskosten (LCOE) gegenüber Kohle wettbewerbsfähig sein, was laut Beratungsunternehmen Lazard Bereiche von 65 $/MWh in der schmutzigsten Phase auf 152 $/MWh mit integrierter 90-prozentiger Kohlenstoffabscheidung. Fusionsmaschinen, die teure Hochleistungslaser oder supraleitende Magnete aus seltenen Materialien verwenden, könnten mit diesen LCOE zu kämpfen haben. Zugegeben, die Kosten für diese Komponenten werden mit der Zeit sinken. Fusionsmaschinen, die mechanische Kompression (ähnlich wie Kolben in einem Dieselmotor) oder kinetische Beschleuniger (im Grunde eine gasbetriebene Kanone) verwenden, werden in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich einen Kostenvorteil haben.

Zeit, sich der Musik zu stellen

Diese verbleibenden Herausforderungen scheinen zwar überwindbar, aber die Frage Ich habe mich vor Jahren gefragt, bleibt: Wer hat den Mut, die Demonstrationsanlagen zu finanzieren und die Fusion auf den Markt zu bringen?

Anleger, die jetzt umziehen, haben die Chance, überdurchschnittliche Renditen zu erzielen. Einige der oben genannten Fusionsunternehmen haben noch bescheidene Preise. Natürlich können einige Anleger mit den potenziellen Auswirkungen der Fusion auf ihre bestehenden Energieportfolios zu kämpfen haben, insbesondere wenn diese fossile Brennstoffe, Wind und Sonne umfassen.

Ich sage, es ist Zeit, sich endlich der Musik zu stellen. Angesichts der Bedrohung durch den Klimawandel und des wachsenden Energiebedarfs ist die Fusion entscheidend, um bis 2050 Netto-Null zu erreichen. Keine andere Technologie kann fossile Brennstoffe übertreffen und eine größere Delle in CO verursachen₂ Emissionen oder mehr tun Beseitigung der Energieabhängigkeit von feindlichen Regimen, wie Putins Russland. Fusion ist der Gamechanger, der Energie wirklich lokal, sicher und reichlich machen könnte. Es deutet auf einen Wechsel von einer zentralisierten, autokratischen Energiewirtschaft hin zu einer dezentralen, demokratischen Energieversorgung hin.

Und Fusion ist keine 20 Jahre mehr entfernt. Sobald die erste Fusionsanlage zu angemessenen Kosten kommerziell in Betrieb ist, könnte die Umstellung schnell erfolgen. Denken Sie daran, dass es Jahrhunderte gedauert hat, die Technologien hinter einem Automobil zu entwickeln, aber Autos brauchten nur etwa ein Jahrzehnt, um Pferde in London und New York City zu ersetzen. Sobald es eine bessere und günstigere Innovation gibt, gewinnt diese unweigerlich.

Die harte Wahrheit ist, dass wir ohne eine bahnbrechende Energieinnovation in diesem Jahrhundert die 1.5°C-Marke überschreiten werden. Hoffen wir, dass die Fusionskommerzialisierung schneller voranschreitet als die Temperaturen.