Der CEO von Tokamak Energy sieht vielversprechende Tage für die Kernfusion vor sich

Mit all den jüngsten Nachrichten über Fortschritte in der Kernfusion, einschließlich der Ankündigung des Energieministeriums, dass Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory eine Fusionsreaktion mit einem Nettoenergiegewinn erzielt hatten, ergab sich kürzlich die Gelegenheit, Chris Kelsall, CEO von Tokamak Energy, zu interviewen , schien zufällig.

In einer E-Mail am Freitag nannte Kelsall die DOE-Ankündigung „ein beeindruckendes Ergebnis. Wir befinden uns in einem Wettlauf gegen die Zeit, um fossile Brennstoffe auslaufen zu lassen und die Kernfusion zu einer global verfügbaren Lösung für den weltweiten Energiebedarf zu machen. Fortschritte dieser Art sind großartig für die Industrie, da mehr private und öffentliche Investitionen in die Fusionstechnologie fließen.“

Während unseres Interviews, das vor der DOE-Ankündigung geführt wurde, wies Kelsall darauf hin, dass ein marginaler Nettoenergiegewinn, wie er letzte Woche von Livermore gemeldet wurde (3.15 Megajoule Energieabgabe bei einer zugeführten Zufuhr von 2.05 Megajoule), jedoch nur einen Bruchteil der Größenordnung ausmacht des Nettoenergiegewinns, der letztendlich erreicht werden muss, um eine Fusionstechnologie wirklich skalierbar zu machen.

„Hier geht es nicht nur darum, den Nettoenergiegewinn nachzuweisen“, sagte er mir. „Die Wissenschaftler nennen es Q größer als eins. Das ist keine hinreichende Bedingung für kommerzielle Fusionsenergie. Tatsächlich müssen wir mindestens Q größer als zehn erreichen. „Wir streben ein Q von 25 für eine optimale kommerzielle Fusion an, um eine konstante Energiequelle für Haushalte und Industrie bereitzustellen.“

Laut Kelsall ist das Unternehmen auf dem besten Weg, bis Anfang der 2030er Jahre sauberen, netzfähigen Strom zu demonstrieren. „Der kugelförmige Tokamak hat deutliche Effizienzvorteile auf dem Weg zu kostengünstiger Fusionsenergie in kompakten Kraftwerken, die weltweit eingesetzt werden sollen. Unsere Technologie verwendet starke Magnetfelder, um das Plasma – den Fusionsbrennstoff – in einem kugelförmigen Tokamak einzuschließen, der eine kontinuierliche Leistungsabgabe liefert. Wir konzentrieren uns jetzt auf die Entwicklung des entscheidenden Know-hows für unseren fortgeschrittenen Fusionsgeräte-Prototyp ST80-HTS und unsere Pilotanlage ST-E1, während wir daran arbeiten, eine saubere, sichere und kostengünstige Fusion für alle bereitzustellen.“

Tokamak Energy mit Sitz in Milton Park, das südlich von Oxford und westlich von London liegt, wurde 2009 gegründet. „Es war ein Spin-out der Culham-Forschungslabors, die sich nördlich unseres Bürostandorts befinden“, sagt Kelsall. „Die Labors sind mit der Universität Oxford verbunden und haben eine ziemlich lange Tradition in der Erforschung der Fusionstechnologie, die mehrere Jahrzehnte zurückreicht. Also, wir sind ungefähr 13 Jahre alt. Bis vor ein paar Jahren hatten wir nur ein paar Dutzend Leute. Jetzt sind wir über 230 Mitarbeiter und Mitarbeiter aus über 20 Nationalitäten, alle Arten von Physikern, alle Arten von Ingenieuren.“

Das Geschäft von Tokamak Energy konzentriert sich auf zwei Schlüsseltechnologien: Das einzigartige kugelförmige Tokamak-Containment-System, das das Unternehmen entwickelt hat; und die Hochtemperatur-Supraleiter (HTS)-Magnete, die ein integraler Bestandteil seiner Funktion sind. Das Wort „Tokamak“ leitet sich von einem russischen Akronym für „Ringkammer mit Magnetspulen“ ab. Es ist in seiner einfachsten Form ein Gerät, das für die Erzeugung und Eindämmung einer Kernreaktion entwickelt wurde, die die Plasmafusion simuliert, die in der Sonne und allen anderen Sternen stattfindet.

Die supraleitenden Magnete sollen das massive Gravitationsfeld der Sonne simulieren und das Plasma einschließen. Das Plasma entsteht durch Überhitzung eines gasförmigen Wasserstoffbrennstoffs, bis er ein elektrisch geladenes Plasma bildet, den vierten Aggregatzustand, der weder fest, flüssig noch gasförmig ist. Die resultierende Kernfusionsreaktion erzeugt nur eine kleine radioaktive Signatur, die keine langfristigen, hochaktiven Abfall- oder damit verbundenen Entsorgungsprobleme darstellt, die mit der aktuellen Kernspaltungstechnologie üblich sind.

Die Erforschung der grundlegenden Tokamak-Technologie begann erstmals in den 1960er Jahren mit Eindämmungsmodulen, die ringförmigen Donuts ähnelten. Tokamak Energy verwendet eine modifizierte Version, die kugelförmig ist, ähnlich einem entkernten Apfel. Das aktuelle Ziel des Unternehmens ist es, bis Mitte der 500er Jahre mit dem Einsatz einer Flotte kleiner Kraftwerke beginnen zu können, die jeweils 2030 Megawatt an das Netz liefern können.

Laut Kelsall wird der geringe Platzbedarf von „nicht mehr als einem oder zwei Fußballfeldern“ in Kombination mit minimaler Radioaktivität, Abfall- und Entsorgungsproblemen den Standort der Anlagen in oder in der Nähe von Bevölkerungs- und Industriezentren ermöglichen, wodurch Kosten und Zeit drastisch reduziert werden Verzögerungen im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, eine große elektrische Übertragungsinfrastruktur aufzubauen.

Es überrascht nicht, dass Kelsall die Strommärkte als bei weitem die größte Marktchance – und den größten Bedarf – für Fusionsenergie ansieht. „Wir wissen, dass die Welt massiv elektrifizieren muss, um unsere Klimaziele zu erreichen“, sagt er. „Auch unsere zukünftigen Netze werden deutlich wachsen müssen. Wir sehen also, dass die Strommärkte etwa 60 % der gesamten adressierbaren Marktchancen für die Fusion ausmachen.“

Die Dekarbonisierung von schwer zu reduzierenden Industriesektoren wie Stahl, Chemie, Zement und anderen ist der zweitgrößte potenzielle Gewinn der Fusion. „Das wird oft übersehen, aber es ist entscheidend“, sagt Kelsall. „Wir sehen das als 30 % unseres globalen Zielmarktes, neben den Möglichkeiten der Kraft-Wärme-Kopplung.“

Aber was ist mit Erneuerbaren, Wind und Sonne? „Unserer Meinung nach sind erneuerbare Energien immer noch sehr wichtig, aber die Herausforderung, die wir haben, besteht darin, dass sie uns allein nicht zu den Zielen bringen werden, die wir weltweit brauchen“, antwortet Kelsall. „Hier geht es nicht nur ums Klima. Dabei geht es auch um Energiesicherheit.

„Die aktuelle Situation in der Ukraine hat uns daran erinnert, dass es nicht nur darum geht, die Systemkosten zu senken, da die Fusion als Ergänzung zu den erneuerbaren Energien fungiert. Dabei geht es auch darum, die globale Energieversorgung widerstandsfähig, agil und diversifiziert zu machen, damit wir nicht in eine Krise geraten, wenn eine Energiequelle ausfällt. Es ist eine Welt von heute, in der wir daran erinnert werden, dass Energiesicherheit nationale Sicherheit ist, und ich denke, eine Reihe von Regierungen wurden daran auf die harte Tour erinnert. Europa war sehr exponiert. Es geht also darum, die Klimaziele zu erreichen, indem die Kernfusion eine entscheidende Ergänzung zu den erneuerbaren Energien darstellt. Es geht um Energiesicherheit. Es geht um niedrigere Kosten. Das ist also das Trilemma – es muss auch bezahlbar sein.“

In den zwei Jahren, seit er die Rolle als CEO bei Tokamak Energy übernommen hat, hat Kelsall laut Kelsall einen dramatischen Anstieg des Investoreninteresses am Kernfusionssektor erlebt. „In den letzten 12 Monaten gab es eine sehr deutliche, meiner Meinung nach spürbare Beugung des Anlegerappetits und des Interesses am Fusionsbereich“, sagt er. „Der Sektor hat in den letzten Jahren Aktieninvestitionen in Höhe von über 5 Milliarden US-Dollar von führenden institutionellen, staatlichen und strategischen Namen sowie von sehr vermögenden Influencern und etablierten Energieunternehmen getätigt – häufig über ihre Venture-Einheiten.“

Er findet auch die Initiativen von Regierungen in Europa und neuerdings in den Vereinigten Staaten, die Finanzierung von fusionsbezogener Forschung und Entwicklung zu priorisieren, sehr ermutigend. „Wir respektieren und bewundern wirklich das Ökosystem, das sich in den USA aufbaut. Wir hatten einige großartige Partnerschaften mit der University of Illinois und dem Princeton Plasma Physics Laboratory, Oak Ridge und anderen, und wir wollen diese Reise fortsetzen“, sagt Kelsall.

„Die US-Regierung hat erkannt, dass die Fusion von geostrategischer Bedeutung ist, und hat ein öffentliches/privates, auf Meilensteinen basierendes Finanzierungsprogramm gestartet, das ein Analogon zu einem früheren Programm ist, das SpaceX letztendlich zum bevorzugten Lieferanten von Orbital-Bereitstellungsplattformen der NASA machte. Und der andere große Pluspunkt ist offensichtlich das Inflationsminderungsgesetz, das 280 Millionen Dollar an Mitteln umfasste, die dem Energieministerium zugeteilt wurden, um die Fusionsforschung und -entwicklung voranzutreiben.“

Alles in allem ist es ein zunehmend vielversprechendes Investitionsumfeld für diejenigen, die heute in der Fusionsenergieforschung und -entwicklung tätig sind. Die Herausforderung für Tokamak Energy und andere aufstrebende Fusionsunternehmen besteht darin, zu demonstrieren, dass ihre jeweiligen Technologien und Prozesse die Größenordnungen an Nettoenergiegewinnen erreichen können, die sie auf wirtschaftliche Weise skalierbar machen.

Wie Kelsall sagt, ist es ein Wettlauf gegen die Zeit, der mit jedem Tag an Dringlichkeit gewinnt.