Net Zero necesita fusión. ¿Qué deberían preguntar los inversores a los pioneros?

No se puede exagerar la urgencia de la energía de fusión. El 27 de octubre, la ONU prevenido que “no existe un camino creíble hacia 1.5 °C”, y las políticas actuales apuntan a un calentamiento catastrófico de 2.8 °C para 2100. La fusión puede ser la única fuente de energía sin emisiones de carbono que puede proporcionar energía de carga base ilimitada y suficiente materia prima para todo el hidrógeno limpio necesario para descarbonizar industrias difíciles de reducir. Es quizás el único camino viable hacia las emisiones Net-Zero para 2050.

Sin embargo, hay un problema con la fusión. Ningún laboratorio o empresa ha generado más energía de la que ha puesto en una reacción de fusión, y mucho menos ha desarrollado un sistema que podría funcionar en un entorno comercial. Es comprensible que los inversores se pregunten dónde se encuentra realmente la fusión y qué proyectos podrían aprovechar esta oportunidad multimillonaria de replicar el poder del Sol en la Tierra.

Como inversionista de fusión desde hace mucho tiempo, quiero discutir por qué la fusión es importante, el progreso que ha logrado esta industria y las preguntas que los inversionistas inteligentes deberían hacer a las empresas de fusión.

Por qué importa la fusión

En la actualidad, ninguna tecnología energética además de la fusión muestra potencial para reemplazar los combustibles fósiles. Nada más parece capaz de satisfacer la creciente demanda mundial de energía y alimentar aire acondicionado, plantas de desalinización, vehículos eléctricos, producción de hidrógeno verde, etc. en la escala que necesitamos para la transición energética y la vida en un planeta más cálido y seco.

Por supuesto, necesitamos escalar la energía eólica y solar, pero sus requisitos de tierra, clima y almacenamiento de energía significan que no pueden permitir una transición energética completa. Las plantas de fisión nuclear también son importantes para Net Zero, pero los riesgos de desechos nucleares, accidentes y armamentismo limitan su uso.

En cuanto al hidrógeno, el fundador de Bloomberg NEF, Michael Liebreich recientemente ilustrado que simplemente reemplazar el hidrógeno sucio que usamos en la producción de fertilizantes, productos químicos y refinación de petróleo con hidrógeno verde requeriría actualmente el 143% de la capacidad solar y eólica instalada en el mundo. Una declaración desalentadora. No dejaría hidrógeno verde disponible para nada más: ni para la producción de acero y aluminio, ni para equilibrar las redes eléctricas o el CO₂ captura y almacenamiento, no para el transporte marítimo y ferroviario. Simplemente no habrá suficiente materia prima de hidrógeno verde sin fusión.

Los expertos de la industria creen que para 2050, las plantas de fusión podrían suministrar entre el 18 % y el 44 % de la energía mundial. Por lo tanto, Fusion representa una de las oportunidades de inversión más colosales de nuestro tiempo. Una vez que esté comercialmente operativa, la fusión reemplazará a la mayor parte de la industria de los combustibles fósiles.

Los pioneros de la fusión

La Asociación de la Industria de la Fusión informes que las empresas privadas de fusión han recaudado más de 4.8 millones de dólares en financiación hasta la fecha y más que duplicaron la financiación total de la industria el año pasado. Varios pioneros han logrado tal progreso técnico que es creíble suponer que traerán la fusión comercial al mercado en la década de 2030. La lista incluye General Fusion (en la que soy inversor), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics y First Light.

Cada una de estas empresas de fusión tiene la intención de abrir una planta de demostración para la segunda mitad de esta década. Estos probarán si su tecnología puede funcionar a escala y producir electricidad neta.

El comodín es China, que está trabajando en su propia tecnología de fusión. Por razones obvias, los gobiernos occidentales preferirían no depender de China para esta tecnología crucial. También está ITER, el proyecto internacional de fusión financiado con fondos públicos en el sur de Francia que espera para entregar energía de fusión para 2045.

Las preguntas que los inversores deben hacer a las empresas de fusión

El desafío es no solo producir electricidad neta, sino hacerlo de una manera que sea comercialmente viable. Se necesita una presión y calor inmensos para fusionar los átomos de hidrógeno para formar un núcleo más pesado, liberando energía. En el sol, la gravedad proporciona suficiente fuerza para permitir la reacción. En la Tierra, las máquinas de fusión tienen que alcanzar temperaturas superiores a los 100° millones de C para replicar esas condiciones. Eso es difícil de sostener y duro para el equipo.

Los principales candidatos han resuelto o están superando las barreras restantes para la fusión basada en la Tierra. Los inversores interesados ​​que se pregunten qué proyecto de fusión respaldar deben hacer las siguientes preguntas:

1. ¿Qué tan duradera es la máquina? Los neutrones generados en una reacción de fusión golpean la pared metálica del reactor, causando formación de ampollas, erosión química e impurezas y, finalmente, dejar la máquina inoperable. Esto se llama el "problema de la primera pared". Una solución es utilizar una pared de metal líquido, que rodea la reacción de fusión y protege la máquina. Otro enfoque es introducir combustibles que produzcan menos neutrones. Estos incluyen combustible de protón-boro, que requiere temperaturas aún más altas para producir la fusión, y deuterio-helio-3, que no se produce de forma natural en la Tierra.

2. ¿Qué tan abundante es el combustible? Una mezcla de dos isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio, alimenta la mayoría de las reacciones de fusión. El deuterio se deriva fácilmente del agua de mar. El tritio, por otro lado, debe fabricarse. Algunos detractores tienen prevenido que “la fusión nuclear ya se enfrenta a una crisis de combustible”. no lo es Los pioneros han resuelto este problema integrando la producción de tritio en la reacción de fusión. Una forma es utilizar una pared de metal líquido (plomo-litio) que entre en contacto directo con el plasma de fusión y produzca el combustible de tritio para la máquina de fusión. También se están desarrollando métodos basados ​​en litio para reproducir tritio fuera del reactor.

3. ¿Qué tan eficiente es la conversión de energía? En algunas máquinas, la pared de metal líquido absorbe calor por contacto directo con la reacción de fusión. El metal líquido pasa a través de un intercambiador de calor, produciendo vapor que impulsará una turbina y generará electricidad, como lo hacen la mayoría de las centrales eléctricas tradicionales. Otro enfoque prometedor es capturar electricidad directamente de los campos electromagnéticos generados en una reacción de fusión.

4. ¿Qué complejidades adicionales de los sistemas podrían impedir una implementación oportuna? Algunas empresas de fusión pretenden utilizar tecnologías comprobadas para la periferia de sus sistemas, mientras que otras cuentan con avances con láseres, materiales y superconductores avanzados. Estos se discuten en algunos artículos fascinantes en revistas revisadas por pares, y esa es la preocupación. Son prometedores pero no probados. Recordemos que cuando Tesla presentó sus primeros coches, prácticamente toda la tecnología estaba probada. Los inversores de fusión deben diferenciar entre los sistemas teóricos y los que utilizan piezas críticas que se han probado en condiciones del mundo real.

5. ¿Dónde está la planta de demostración y la estrategia de comercialización? Los principales contendientes lograron la fusión en un laboratorio y probaron sus tecnologías principales y componentes individuales en bancos de pruebas. Ahora, necesitan demostrar que el sistema completo puede funcionar en una planta de demostración a escala, de ahí la intensidad de capital. Las empresas de fusión líderes están comenzando a aumentar su equipo central de especialistas de laboratorio de fusión y doctores con un equipo de ingeniería que sabe cómo construir una central eléctrica. Esta transición del laboratorio a la aplicación del mundo real no es poca cosa. Incluso estamos comenzando a ver compañías de fusión que contratan personal de desarrollo comercial y comercializan los derechos de una primera planta comercial.

6. ¿Cuál será el tamaño? Las principales empresas de fusión están trabajando en plantas que varían en tamaño desde 50 megavatios (MW) hasta 500 MW. El tamaño de la máquina es crucial porque afecta el costo de inversión inicial. Las máquinas modulares más pequeñas facilitarán que las empresas de servicios públicos individuales tomen decisiones de inversión para una planta comercial. El tamaño también afecta si las unidades de fusión se pueden usar para aplicaciones como el transporte marítimo y otras aplicaciones de baja energía.

7. Por último, pero no menos importante, ¿cuál es el costo previsto por MWh (megavatio hora)? Las empresas de fusión compiten directamente con las plantas de carbón y gas que proporcionan energía de carga base en todo el mundo. Así, el coste nivelado de la energía (LCOE) debe ser competitivo con el del carbón que, según la consultora Lazard, rangos desde $65/MWh en su nivel más sucio hasta $152/MWh con 90% de captura de carbono integrada. Las máquinas de fusión que usan láseres costosos y de alta potencia o imanes superconductores hechos de materiales raros podrían tener problemas con ese LCOE. Por supuesto, los costos de estos componentes se reducirán con el tiempo. Las máquinas de fusión que utilizan compresión mecánica (similar a los pistones de un motor diésel) o aceleradores cinéticos (básicamente, una pistola a gasolina) probablemente tendrán una ventaja económica en las próximas décadas.

Hora de afrontar la música

Si bien estos desafíos restantes parecen superables, la pregunta Me pregunté hace años sigue siendo: ¿Quién tiene las agallas para financiar las plantas de demostración y empujar la fusión al mercado?

Los inversores que se mudan ahora tienen la oportunidad de obtener rendimientos extraordinarios. Algunas de las empresas de fusión mencionadas anteriormente todavía tienen precios modestos. Por supuesto, algunos inversionistas pueden tener problemas con el impacto potencial de la fusión en sus carteras de energía existentes, particularmente si estas incluyen combustibles fósiles, energía eólica y solar.

Digo que es hora de finalmente enfrentar la música. Dada la amenaza del cambio climático y la creciente demanda de energía, la fusión es fundamental para lograr Net Zero para 2050. Ninguna otra tecnología puede superar a los combustibles fósiles y hacer una mella más grande en CO₂ emisiones o hacer más para eliminar la dependencia energética de regímenes hostiles, como la Rusia de Putin. Fusion es el cambio de juego que podría hacer que la energía sea verdaderamente local, segura y abundante. Presagia un cambio de una industria energética centralizada y autocrática a una provisión de energía democrática y localizada.

Y la fusión ya no está a 20 años. Una vez que la primera planta de fusión esté comercialmente operativa a un costo razonable, el cambio podría ser rápido. Recuerde, tomó siglos desarrollar las tecnologías detrás de un automóvil, pero solo tomó alrededor de una década reemplazar a los caballos en Londres y la ciudad de Nueva York. Tan pronto como hay una innovación mejor y más barata, inevitablemente gana.

La dura verdad es que sin una innovación de cambio radical en energía, superaremos los 1.5 °C este siglo. Esperemos que la comercialización de la fusión avance más rápido que las temperaturas.