Net Zero Membutuhkan Fusion. Apa yang Harus Ditanyakan Investor kepada Para Pelopor?

Urgensi energi fusi tidak dapat dilebih-lebihkan. Pada 27 Oktober, PBB memperingatkan bahwa “tidak ada jalur yang kredibel untuk mencapai 1.5°C”, dan kebijakan saat ini menunjuk pada bencana pemanasan 2.8°C pada tahun 2100. Fusi mungkin merupakan satu-satunya sumber energi nol-karbon yang dapat menyediakan daya beban dasar yang tidak terbatas dan bahan baku yang cukup untuk semua hidrogen bersih yang diperlukan untuk mendekarbonisasi industri yang sulit dikurangi. Ini mungkin satu-satunya jalan yang layak untuk emisi Net-Zero pada tahun 2050.

Namun, ada satu masalah dengan fusi. Tidak ada laboratorium atau perusahaan yang menghasilkan lebih banyak energi daripada yang mereka masukkan ke dalam reaksi fusi, apalagi mengembangkan sistem yang dapat bekerja dalam pengaturan komersial. Dapat dimengerti, para investor bertanya-tanya di mana sebenarnya fusi itu berdiri dan proyek mana yang dapat menghasilkan peluang bernilai triliunan dolar ini untuk mereplikasi kekuatan Matahari di Bumi.

Sebagai investor fusi lama, saya ingin membahas mengapa fusi penting, kemajuan yang telah dibuat industri ini dan pertanyaan yang harus diajukan investor yang cerdas tentang perusahaan fusi.

Mengapa Fusion Penting?

Saat ini, tidak ada teknologi energi selain fusi yang menunjukkan potensi untuk menggantikan bahan bakar fosil. Tidak ada hal lain yang tampaknya mampu memenuhi permintaan dunia yang terus meningkat akan energi dan menyalakan AC, pabrik desalinisasi, kendaraan listrik, produksi hidrogen hijau, dll. pada skala yang kita butuhkan untuk transisi energi dan kehidupan di planet yang lebih panas dan lebih kering.

Kita tentu saja perlu menskalakan angin dan matahari, tetapi persyaratan lahan, cuaca, dan penyimpanan energinya membuat mereka tidak dapat mengaktifkan transisi energi penuh. Pembangkit fisi nuklir juga penting untuk Net Zero, tetapi risiko limbah nuklir, kecelakaan, dan persenjataan membatasi penggunaannya.

Adapun hidrogen, pendiri Bloomberg NEF Michael Liebreich baru-baru ini diilustrasikan bahwa hanya mengganti hidrogen kotor yang kita gunakan dalam produksi pupuk, bahan kimia dan penyulingan minyak dengan hidrogen hijau saat ini akan membutuhkan 143% dari kapasitas terpasang tenaga surya dan angin di dunia. Sebuah pernyataan yang menakutkan. Itu tidak akan membuat hidrogen hijau tersedia untuk hal lain: bukan untuk produksi baja dan aluminium, bukan untuk menyeimbangkan jaringan listrik atau CO₂ penangkapan dan penyimpanan, bukan untuk pelayaran laut dan kereta api. Tidak akan ada cukup bahan baku hidrogen hijau tanpa fusi.

Orang dalam industri percaya bahwa pada tahun 2050, pabrik fusi dapat memasok mulai dari 18% hingga 44% energi dunia. Oleh karena itu, Fusion mewakili salah satu peluang investasi paling besar di zaman kita. Setelah beroperasi secara komersial, fusi akan menggantikan sebagian besar industri bahan bakar fosil.

Fusion Frontrunners

Asosiasi Industri Fusion laporan bahwa perusahaan fusi swasta telah mengumpulkan lebih dari $4.8 miliar USD dalam pendanaan hingga saat ini dan lebih dari dua kali lipat total pendanaan industri tahun lalu. Beberapa pelopor telah membuat kemajuan teknis sedemikian rupa sehingga dapat dipercaya untuk mengasumsikan bahwa mereka akan membawa fusi komersial ke pasar pada tahun 2030-an. Daftar tersebut mencakup General Fusion (di mana saya adalah investor), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics, dan First Light.

Masing-masing perusahaan fusi ini bermaksud untuk membuka pabrik percontohan pada paruh kedua dekade ini. Ini akan membuktikan apakah teknologi mereka dapat bekerja dalam skala besar dan menghasilkan listrik bersih.

Wildcardnya adalah China, yang sedang mengerjakan teknologi fusinya sendiri. Untuk alasan yang jelas, pemerintah Barat lebih suka tidak bergantung pada China untuk teknologi penting ini. Ada juga ITER, proyek fusi internasional yang didanai publik di selatan Prancis yang berharap untuk memberikan kekuatan fusi pada tahun 2045.

Pertanyaan untuk Investor untuk Ditanyakan kepada Perusahaan Fusion

Tantangannya adalah untuk tidak hanya menghasilkan listrik bersih, tetapi melakukannya dengan cara yang layak secara komersial. Dibutuhkan tekanan dan panas yang sangat besar untuk menyatukan atom hidrogen untuk membentuk inti yang lebih berat, melepaskan energi. Di matahari, gravitasi memasok kekuatan yang cukup untuk memungkinkan reaksi. Di Bumi, mesin fusi harus mencapai suhu di atas 100° juta C untuk meniru kondisi tersebut. Itu sulit untuk dipertahankan dan sulit pada peralatan.

Para pelopor telah memecahkan atau sedang bekerja melalui hambatan yang tersisa untuk fusi berbasis Bumi. Investor yang tertarik, bertanya-tanya proyek fusi mana yang akan didukung, harus mengajukan pertanyaan berikut:

1. Seberapa tahan lama mesinnya? Neutron yang dihasilkan dalam reaksi fusi menabrak dinding logam reaktor, menyebabkan terik, erosi kimia dan kotoran, dan akhirnya membuat mesin tidak bisa dioperasikan. Ini disebut "masalah tembok pertama." Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan dinding logam cair, yang mengelilingi reaksi fusi dan melindungi mesin. Pendekatan lain adalah memperkenalkan bahan bakar yang menghasilkan lebih sedikit neutron. Ini termasuk bahan bakar proton-boron, yang membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk menghasilkan fusi, dan deuterium-helium-3, yang tidak terjadi secara alami di Bumi.

2. Berapa banyak bahan bakarnya? Campuran dua isotop hidrogen, deuterium dan tritium, memicu sebagian besar reaksi fusi. Deuterium mudah diperoleh dari air laut. Tritium, di sisi lain, harus diproduksi. Beberapa penentang memiliki memperingatkan bahwa “Fusion Nuklir Sudah Menghadapi Krisis Bahan Bakar.” Hal ini tidak. Para pelopor telah memecahkan masalah ini dengan mengintegrasikan produksi tritium ke dalam reaksi fusi. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan dinding logam cair (timbal-litium) yang langsung bersentuhan dengan plasma fusi dan menghasilkan bahan bakar tritium untuk mesin fusi. Metode pemuliaan tritium berbasis litium di luar reaktor juga sedang dikembangkan.

3. Seberapa efisien konversi energinya? Pada beberapa mesin, dinding logam cair menyerap panas melalui kontak langsung dengan reaksi fusi. Logam cair melewati penukar panas, menghasilkan uap yang akan menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik—seperti kebanyakan pembangkit listrik tradisional. Pendekatan lain yang menjanjikan adalah menangkap listrik langsung dari medan elektro-magnetik yang dihasilkan dalam reaksi fusi.

4. Kompleksitas sistem tambahan apa yang dapat mencegah peluncuran tepat waktu? Beberapa perusahaan fusi bertujuan untuk menggunakan teknologi yang telah terbukti untuk periferal sistem mereka, sementara yang lain mengandalkan terobosan dengan laser, material, dan superkonduktor canggih. Ini dibahas dalam beberapa makalah menarik di jurnal peer-review, dan itulah yang menjadi perhatian. Mereka menjanjikan tapi tidak terbukti. Ingatlah bahwa ketika Tesla memperkenalkan mobil pertamanya, hampir semua teknologi telah terbukti. Investor fusi perlu membedakan antara sistem teoretis dan sistem yang menggunakan bagian penting yang telah diuji dalam kondisi dunia nyata.

5. Di manakah letak pabrik demo dan strategi komersialisasi? Pesaing teratas telah mencapai fusi di laboratorium dan membuktikan teknologi inti dan komponen individu mereka di testbeds. Sekarang, mereka perlu membuktikan bahwa sistem lengkap dapat bekerja di pabrik demo dalam skala besar—karenanya, intensitas modal. Usaha fusi terkemuka mulai menambah tim inti mereka yang terdiri dari spesialis lab fusi dan PhD dengan tim teknik yang tahu cara membangun pembangkit listrik. Transisi dari lab ke aplikasi dunia nyata bukanlah prestasi kecil. Kami bahkan mulai melihat perusahaan fusi mempekerjakan staf pengembangan bisnis dan memasarkan hak atas pabrik komersial pertama.

6. Berapa ukurannya? Perusahaan fusi terkemuka sedang mengerjakan pembangkit dengan ukuran mulai dari 50 megawatt (MW) hingga 500 MW. Ukuran mesin sangat penting karena mempengaruhi biaya investasi di muka. Mesin modular yang lebih kecil akan memudahkan utilitas individu untuk membuat keputusan investasi untuk pabrik komersial. Ukuran juga memengaruhi apakah unit fusi dapat digunakan untuk aplikasi seperti pengiriman laut dan aplikasi energi rendah lainnya.

7. Last but not least, berapa perkiraan biaya per MWh (megawatt hour)? Perusahaan fusi bersaing secara langsung dengan pembangkit listrik tenaga batu bara dan gas yang menyediakan energi beban dasar di seluruh dunia. Dengan demikian, biaya energi yang diratakan (LCOE) harus kompetitif dengan batu bara yang, menurut perusahaan penasihat Lazard, rentang dari $65/MWh paling kotor hingga $152/MWh dengan 90% penangkapan karbon terintegrasi. Mesin fusi yang menggunakan laser bertenaga tinggi yang mahal atau magnet superkonduktor yang terbuat dari bahan langka dapat bergumul dengan LCOE tersebut. Memang, biaya komponen ini akan turun pada waktunya. Mesin fusi yang menggunakan kompresi mekanis (mirip dengan piston di mesin diesel) atau akselerator kinetik (pada dasarnya, senjata bertenaga gas) mungkin akan memiliki keunggulan biaya selama beberapa dekade mendatang.

Saatnya Menghadapi Musik

Sementara tantangan yang tersisa ini tampaknya dapat diatasi, pertanyaan Saya bertanya tahun lalu tetap: Siapa yang memiliki nyali untuk membiayai pabrik demonstrasi dan mendorong fusi ke pasar?

Investor yang pindah sekarang memiliki peluang untuk mendapatkan pengembalian yang sangat besar. Beberapa perusahaan fusi yang disebutkan di atas masih memiliki harga yang terjangkau. Tentu saja, beberapa investor mungkin berjuang dengan potensi dampak fusi pada portofolio energi mereka yang ada, terutama jika ini termasuk bahan bakar fosil, angin, dan matahari.

Saya katakan sudah waktunya untuk akhirnya menghadapi musik. Mengingat ancaman perubahan iklim dan meningkatnya permintaan energi, fusi sangat penting untuk mencapai Net Zero pada tahun 2050. Tidak ada teknologi lain yang dapat mengungguli bahan bakar fosil, mengurangi CO lebih besar₂ emisi atau berbuat lebih banyak untuk menghilangkan ketergantungan energi pada rezim yang bermusuhan, seperti Rusia Putin. Fusion adalah gamechanger yang dapat membuat energi benar-benar lokal, aman, dan berlimpah. Ini menandakan pergeseran dari industri energi yang terpusat dan otokratis ke penyediaan energi yang demokratis dan terlokalisasi.

Dan fusi tidak lagi 20 tahun lagi. Setelah pabrik fusi pertama beroperasi secara komersial dengan biaya yang wajar, peralihan bisa cepat. Ingat, butuh waktu berabad-abad untuk mengembangkan teknologi di balik mobil, tetapi hanya butuh waktu sekitar satu dekade untuk menggantikan kuda di London dan New York City. Begitu ada inovasi yang lebih baik dan lebih murah, pasti menang.

Kebenaran yang sulit adalah bahwa tanpa inovasi langkah-perubahan dalam energi, kita akan melewati 1.5° C abad ini. Mari berharap komersialisasi fusi bergerak lebih cepat daripada suhu.