Private investeerders storten zich op kernfusie: een hype of is er meer aan de hand?

Het aantal privaat gefinancierde kernfusiebedrijven is de laatste vijf jaar meer dan verdubbeld: van 11 naar 23. Wereldwijd staat de teller van kernfusiebedrijven op 35. De investeringen in deze start-ups schieten met miljarden tegelijk omhoog. Volgens een onderzoek van de Fusion Industry Association (FIA) tellen de private investeringen in kernfusiebedrijven op tot 4 miljard dollar (een kleine 3,5 miljard euro).

Elektriciteit uit kernfusie in 2030

Niet alle bedrijven halen overigens evenveel kapitaal op. 90 procent van het totaal aan private investeringen gaat naar slechts vijf bedrijven, waarvan drie uit Amerika: Commonwealth Fusion Systems opgericht in 2018 in de VS, Helion Energy uit 2013 eveneens Amerikaans, het Canadese General Fusion uit 2002, het wat oudere TAE Technologies (1998) uit California en het Britse Tokamak Energy uit 2009.

Kernfusie is al sinds halverwege de vorige eeuw een belofte. Betekent deze oplaaiende interesse van investeerders dat de kernfusiedroom eindelijk werkelijkheid wordt? Is het mogelijk dat deze technologie die kortgezegd de werking van de zon nabootst, binnen tien jaar tot wasdom komt? De industrie zelf denkt van wel. De meerderheid van de bedrijven die aan het onderzoek van de FIA meedeed denkt dat kernfusie in 2030 ergens in de wereld elektriciteit zal opleveren.

Mocht dat waar zijn dan kan het een serieuze bijdrage leveren aan onze groeiende behoefte aan schone energie. Wetenschappers hebben uitgerekend dat met één glas van de brandstof die kernfusie gebruikt net zoveel energie kan worden gemaakt als 1 miljoen vaten olie kunnen opwekken. Dat komt overeen met 9 miljoen kilowattuur aan elektriciteit, genoeg om een gemiddeld huishouden meer dan 800 jaar van stroom te voorzien. "Fusie gebruikt extreem weinig brandstof, dus dat is het probleem niet", zegt Lopes Cardozo. Maar het betekent niet dat er geen andere beperkende factoren zijn. "Wind en zon gebruiken zelfs helemaal geen brandstof. En ook die kun je niet zomaar onbeperkt uitrollen."

Kernfusie is duurzaam

Het kernfusie proces is duurzaam. Het laat waterstofatomen samensmelten onder extreem hoge druk en temperaturen van meer dan 100 miljoen graden. Bij dat proces komt geen CO2 vrij. En anders dan bij het zusje kernsplitsing produceert het niet of nauwelijks radioactief afval. Bovendien zijn de grondstoffen die het nodig heeft ruim aanwezig op de aarde.

Een extra schone energiebron naast wind en zon kunnen we goed gebruiken. Want hoewel het aandeel wind- en zonne-energie in de energiemix wereldwijd gestaag toeneemt, gaan we zonder extra investeringen de energietransitie niet redden. “Die investeringen in zonne- en windenergie moeten minstens vertienvoudigen willen we de energietransitie halen”, zegt Lopes Cardozo. Niet in de laatste plaats omdat we steeds meer energie gaan gebruiken. Het International Energy Agency schrijft in zijn laatste International Energy Outlook dat de wereld zonder ingrijpende maatregelen in 2050 50 procent meer energie nodig zal hebben dan vandaag de dag.

Kernfusie reactor van ITER

Met de groeiende interesse van private investeerders komt de ontwikkeling van kernfusie in een nieuwe fase. Tot voor kort was kernfusie voornamelijk een overheidsaangelegenheid met ITER, het bekendste en langstlopende kernfusie project ter wereld aan kop. Dit project in Zuid-Frankrijk loopt al sinds 1988. Aan deze demonstratiereactor wordt al jaren gewerkt door wetenschappers uit de EU, VS, China, India, Zuid-Korea, Japan en Rusland. Het project heeft al ongeveer 20 miljard euro gekost. Ook het andere kernfusie project National Ignition Facility (NIF) in de Verenigde Staten is gefinancierd door de overheid.

De ontwikkelingen gaan bij deze projecten heel langzaam. “In het overheidsprogramma van ITER is het risico minimaal”, zegt Lopes Cardozo. “Ze bouwen machines die het bijna zeker doen. Maar dat gaat stap voor stap en heel langzaam.” De start-ups die de laatste jaren zijn begonnen pakken het anders aan. In tegenstelling tot ITER dat op zijn vroegst in 2055 een eerst demoreactor zal bouwen, startten deze kleine bedrijven op korte termijn met prototypes en demo-installaties.

Kernfusie commercieel haalbaar

“Geen van deze private bedrijven had kunnen ontstaan zonder de kennis die is ontwikkeld door het ITER programma”, zei Christofer Mowry, CEO van het Canadese General Fusion hierover tegen de Financial Times in december. “Maar de kosten en de tijdslijn van ITER moeten niet als referentiepunt genomen worden wanneer je kijkt naar de mogelijkheid om fusie energie commercieel te ontwikkelen.”

“De hele strategie is anders”, zegt Lopes Cardozo. “General Fusion en ook CFS willen laten zien dat ze een machine kunnen bouwen die het doet. Die bouwen ze om te leren. Ze maken zich nog niet veel zorgen of hij het tien jaar kan doen, en of ze de grondstof tritium kunnen winnen en of er misschien wat radioactief afval bij vrij komt. Ze willen stap voor stap leren en het proces al doende beter maken. Ze besteden onderdelen van de technologieontwikkeling uit aan andere bedrijven en gebruiken veel innovatieve technieken zoals 3D printing."

Kleine successen en records

En de strategie lijkt te werken. Start-ups boeken kleine successen. Zo heeft de Tokamak-reactor die draait bij de Chinese academie der wetenschappen in december ruim 1000 seconden lang een hoge temperatuur weten vast te houden. Eerder bereikte deze reactor al een temperatuurrecord van 120 miljoen graden Celsius en een spanningsrecord van 1 miljoen ampère. In het Verenigd Koninkrijk vonden wetenschappers bij Tokamak Energy een nieuwe manier van koelen uit waarmee het kernfusie proces mogelijk stukken goedkoper wordt.

Is dit reden genoeg om hoop te krijgen dat kernfusie zijn belofte binnen afzienbare tijd waar zal maken? “Het maken van een fusiereactie is helemaal niet moeilijk”, zegt Lopes Cardozo. “Maar dan gaat er altijd veel meer energie in dan eruit komt.” Dat is precies wat tot nu toe nog niet gelukt is: meer energie eruit krijgen dan er wordt in gestopt. Het record van energieproductie staat op naam van de JET centrale (de voorloper van ITER) die 16 megawatt aan vermogen wist op te wekken, maar om zover te komen was 25 megawatt nodig om het plasma te verhitten.

Jeff Bezos, Jeff Skoll en Bill Gates

De vraag is dan ook wat deze investeerders in kernfusie zien dat ze daar miljarden voor over hebben. Kernfusie is op zichzelf nog lang niet economisch aantrekkelijk, dus de kans dat deze investeerders op korte termijn hun geld terugverdienen met kernfusie is klein. Maar door te werken aan kernfusie ontwikkelen deze bedrijven onderdelen die wel onmiddellijk commerciële waarde hebben, zij het in een andere markt. Zo vond CFS bijvoorbeeld bijzondere magneten uit die vast wel ergens anders inzetbaar zijn. “Als je een team van 100 of 200 top engineers aan het werk zet en je geeft ze een paar honderd miljoen om iets te ontwikkelen, dan genereer je intellectueel eigendom. Of je wilt of niet”, zegt Lopes Cardozo.

En daar komt bij dat investeerders in kernfusie waaronder Jeff Bezos (oprichter Amazon), Jeff Skoll (oprichter E-bay) en Bill Gates (oprichter Microsoft), niet op een dubbeltje meer of minder kijken. “Die bezitten honderden miljarden en zijn vaak geïnteresseerd in iets dat letterlijk hemelbestormend is. En als dat dan ook nog helpt om de wereld te redden is dat mooi meegenomen.”