De afgelopen jaren is fusie-energie niet meer een grap geweest, maar altijd met een decennium! – naar een steeds tastbaarder en aantrekkelijker wordende technologie die investeerders vanaf de zijlijn heeft gelokt.
De technologie kan vandaag de dag misschien een uitdaging zijn om onder de knie te krijgen en duur om te bouwen, maar fusie belooft de kernreactie te benutten die de zon aandrijft om hier op aarde vrijwel onbeperkte energie te genereren. Als startups erin slagen commercieel levensvatbare fusiecentrales te voltooien, hebben ze het potentieel om de markten van biljoenen dollars op hun kop te zetten.
De bullish golf die de fusie-industrie voedt, wordt gevoed door drie ontwikkelingen: krachtigere computerchips, meer geavanceerde kunstmatige intelligentie en krachtige supergeleidende magneten op hoge temperatuur. Samen hebben ze bijgedragen aan het realiseren van geavanceerdere reactorontwerpen, betere simulaties en complexere controleschema’s.
Het doet geen pijn dat een laboratorium van het Amerikaanse ministerie van Energie eind 2022 aankondigde dat het een gecontroleerde fusiereactie had geproduceerd die meer kracht produceerde dan de lasers de brandstof leverden. Het experiment slaagde voor wat bekend staat als wetenschappelijk break-even, en hoewel het nog verre van commercieel break-even is, waarbij de reactie meer produceert dan de hele plant verbruikt, was het een langverwachte stap die bewees dat de onderliggende wetenschap deugdelijk was.
De oprichters hebben de afgelopen jaren op dat momentum voortgebouwd en de particuliere fusie-industrie in snel tempo vooruit gestuwd. Volgens de Fusion Industry Association hebben Fusion-startups tot nu toe 7,1 miljard dollar opgehaald, waarvan het merendeel naar een handvol bedrijven gaat.
Commonwealth-fusiesystemen
Met een Serie B van $1,8 miljard katapulteerde Commonwealth Fusion Systems zichzelf in 2021 naar pole position. Sindsdien is het stil geweest op het gebied van fondsenwerving (geen verrassing), maar is het in Massachusetts hard aan het werk geweest in het Sparc-gebouw, het eerste -krachtcentrale in zijn soort, bedoeld om energie te produceren op wat zij ‘commercieel relevante’ niveaus noemt.
De reactor van Sparc maakt gebruik van een tokamak-ontwerp, dat op een donut lijkt. De D-vormige dwarsdoorsnede is omwikkeld met supergeleidende tape voor hoge temperaturen, die bij activering een sterk magnetisch veld creëert dat het oververhitte plasma vasthoudt en comprimeert. De door de reactie gegenereerde warmte wordt omgezet in stoom om de turbine aan te drijven. CFS ontwierp zijn magneten in samenwerking met MIT, waar medeoprichter en CEO Bob Mumgaard als onderzoeker werkte aan het ontwerp van fusiereactoren en hogetemperatuursupergeleiders.
Gesteund door Breakthrough Energy Ventures, The Engine, Bill Gates en anderen, verwacht het in Cambridge, Massachusetts gevestigde CFS dat Sparc begin 2030 operationeel zal zijn.
Algemene fusie
Volgens PitchBook heeft General Fusion, nu in het derde decennium, $440,53 miljoen opgehaald. Het in Richmond, British Columbia gevestigde bedrijf werd in 2002 opgericht door natuurkundige Michel Laberge, die een andere benadering van fusie wilde bewijzen, bekend als gemagnetiseerde doelfusie (MTF).
In een General Fusion-reactor omringt een wand van vloeibaar metaal de kamer waarin het plasma wordt geïnjecteerd. De zuigers rondom de wand duwen deze naar binnen, waardoor het plasma binnenin wordt samengedrukt en een fusiereactie wordt veroorzaakt. De resulterende neutronen verwarmen het vloeibare metaal, dat door een warmtewisselaar kan circuleren om stoom te creëren om een turbine te laten draaien.
Het bedrijf bouwt momenteel zijn eerste demonstratiefabriek, de LM26, waarvan het hoopt dat deze in 2026 wetenschappelijke winst zal opleveren. Investeerders zijn Jeff Bezos, Temasek, BDC Capital en Chrysalix Venture Capital.
Helion
Van alle fusiestartups heeft Helion de meest agressieve tijdlijn. Het bedrijf is van plan in 2028 elektriciteit uit zijn reactor te produceren. Haar eerste klant? Microsoft.
Helion gebruikt een type reactor dat een omgekeerde veldconfiguratie wordt genoemd, waarbij magneten een reactiekamer omringen die eruitziet als een zandloper met een uitstulping waar de twee zijden samenkomen. Aan elk uiteinde van de zandloper draaien ze het plasma tot donuts die met een snelheid van ruim 1 miljoen kilometer per uur naar elkaar toe schieten. Wanneer ze in het midden botsen, helpen extra magneten de fusie teweeg te brengen. Wanneer fusie plaatsvindt, versterkt dit het eigen magnetische veld van het plasma, dat een elektrische stroom in de magnetische spoelen van de reactor induceert. Die elektriciteit wordt vervolgens rechtstreeks uit de machine geoogst.
Helion, gevestigd in Everett, Washington, heeft volgens PitchBook $ 607,64 miljoen opgehaald. Investeerders zijn onder meer Sam Altman, Reid Hoffman, KKR, BlackRock, Peter Thiel’s Mithril Capital Management en Capricorn Investment Group.
TAE
TAE (voorheen bekend als Tri Alpha Energy), opgericht in 1998, werd door Norman Rostoker afgesplitst van de Universiteit van Californië, Irvine. Het maakt gebruik van een veld-omgekeerde configuratie, maar met een twist: nadat twee uitbarstingen van plasma in het midden van de reactor botsen, bombardeert het bedrijf het plasma met bundels deeltjes om het in de vorm van een sigaar te laten draaien. Dit verbetert de stabiliteit van het plasma, waardoor er meer tijd is voor fusie en voor het onttrekken van meer warmte om de turbine te laten draaien.
Volgens PitchBook heeft TAE 1,32 miljard dollar opgehaald. Investeerders zijn onder meer Alphabet, Chevron Technology Ventures en Venrock.
Zap-energie
Zap Energy maakt geen gebruik van supergeleidende magneten op hoge temperatuur of superkrachtige lasers om het plasma vast te houden. In plaats daarvan ontsteekt het het plasma (snap je dat?) met een elektrische stroom, die vervolgens zijn eigen magnetische veld creëert. Het magnetische veld comprimeert het plasma tot ongeveer 1 millimeter, waarna ontsteking plaatsvindt. Neutronen die vrijkomen bij de fusiereactie bombarderen de deken van vloeibaar metaal rond de reactor en verwarmen deze. Het vloeibare metaal wordt vervolgens door een warmtewisselaar gecirculeerd, waar het stoom produceert om een turbine aan te drijven.
Net als Helion is Zap Energy gevestigd in Everett, Washington, en heeft het bedrijf volgens PitchBook $327 miljoen opgehaald. Ondersteuners zijn onder meer Bill Gates’ Breakthrough Energy Ventures, DCVC, Lowercarbon, Energy Impact Partners, Chevron Technology Ventures en Bill Gates als engel.