Net Zero precisa de fusão. O que os investidores devem perguntar aos pioneiros?

A urgência da energia de fusão não pode ser exagerada. Em 27 de outubro, a ONU advertido que não existe “nenhum caminho confiável para 1.5°C”, e as políticas atuais apontam para um aquecimento catastrófico de 2.8°C até 2100. A fusão pode ser a única fonte de energia com zero carbono que pode fornecer energia de base ilimitada e matéria-prima suficiente para todo o hidrogênio limpo necessário para descarbonizar indústrias difíceis de reduzir. Talvez seja o único caminho viável para emissões Net-Zero até 2050.

Há um problema com a fusão, no entanto. Nenhum laboratório ou empresa gerou mais energia do que colocou em uma reação de fusão, muito menos desenvolveu um sistema que pudesse funcionar em um ambiente comercial. Compreensivelmente, os investidores se perguntam onde realmente está a fusão e quais projetos poderiam oferecer essa oportunidade multitrilionária de replicar o poder do Sol na Terra.

Como investidor de fusão de longa data, quero discutir por que a fusão é importante, o progresso que esse setor fez e as perguntas que investidores experientes devem fazer às empresas de fusão.

Por que a fusão é importante

Atualmente, nenhuma tecnologia energética além da fusão mostra potencial para substituir os combustíveis fósseis. Nada mais parece capaz de satisfazer a crescente demanda mundial por energia e alimentação de ar condicionado, usinas de dessalinização, veículos elétricos, produção de hidrogênio verde, etc. na escala que precisamos para a transição energética e a vida em um planeta mais quente e seco.

É claro que precisamos dimensionar a energia eólica e solar, mas seus requisitos de terra, clima e armazenamento de energia significam que eles não podem permitir uma transição energética completa. As usinas de fissão nuclear também são importantes para o Net Zero, mas os riscos de resíduos nucleares, acidentes e armamento limitam seu uso.

Quanto ao hidrogênio, o fundador da Bloomberg NEF, Michael Liebreich recentemente ilustrado que a simples substituição do hidrogênio sujo que usamos na produção de fertilizantes, produtos químicos e refino de petróleo por hidrogênio verde exigiria atualmente 143% da capacidade instalada de energia solar e eólica do mundo. Uma declaração assustadora. Não deixaria hidrogênio verde disponível para mais nada: nem para produção de aço e alumínio, nem para balanceamento de redes de energia ou CO₂ captura e armazenamento, não para transporte marítimo e ferroviário. Simplesmente não haverá matéria-prima de hidrogênio verde suficiente sem fusão.

Especialistas do setor acreditam que, até 2050, as usinas de fusão poderão fornecer de 18% a 44% da energia mundial. A fusão representa, portanto, uma das oportunidades de investimento mais colossais do nosso tempo. Assim que estiver comercialmente operacional, a fusão substituirá a maior parte da indústria de combustíveis fósseis.

Os pioneiros da fusão

A Associação da Indústria de Fusão relatórios que as empresas privadas de fusão levantaram mais de US$ 4.8 bilhões em financiamento até o momento e mais que dobraram o financiamento total da indústria no ano passado. Vários pioneiros fizeram tal progresso técnico que é credível supor que eles trarão a fusão comercial ao mercado na década de 2030. A lista inclui a General Fusion (na qual sou investidor), Commonwealth Fusion Systems, Helion, TAE Technologies, Zap Energy, General Atomics e First Light.

Cada uma dessas empresas de fusão pretende abrir uma planta de demonstração até a segunda metade desta década. Isso provará se sua tecnologia pode funcionar em escala e produzir eletricidade líquida.

O curinga é a China, que está trabalhando em sua própria tecnologia de fusão. Por razões óbvias, os governos ocidentais preferem não depender da China para esta tecnologia crucial. Há também o ITER, o projeto internacional de fusão financiado pelo governo no sul da França que espera para fornecer energia de fusão até 2045.

As perguntas para os investidores fazerem às empresas de fusão

O desafio é não apenas produzir eletricidade líquida, mas fazê-lo de forma comercialmente viável. É preciso imensa pressão e calor para fundir átomos de hidrogênio para formar um núcleo mais pesado, liberando energia. No sol, a gravidade fornece força suficiente para permitir a reação. Na Terra, as máquinas de fusão precisam atingir temperaturas acima de 100 milhões de C para replicar essas condições. Isso é difícil de sustentar e difícil para o equipamento.

Os pioneiros resolveram ou estão trabalhando nas barreiras restantes à fusão baseada na Terra. Os investidores interessados, querendo saber qual projeto de fusão apoiar, devem fazer as seguintes perguntas:

1. Qual a durabilidade da máquina? Os nêutrons gerados em uma reação de fusão atingem a parede metálica do reator, causando bolhas, erosão química e impurezas, e eventualmente tornando a máquina inoperante. Isso é chamado de “problema da primeira parede”. Uma solução é usar uma parede de metal líquido, que envolve a reação de fusão e protege a máquina. Outra abordagem é introduzir combustíveis que produzam menos nêutrons. Estes incluem combustível de próton-boro, que requer temperaturas ainda mais altas para produzir a fusão, e deutério-hélio-3, que não ocorre naturalmente na Terra.

2. Quão abundante é o combustível? Uma mistura de dois isótopos de hidrogênio, deutério e trítio, alimenta a maioria das reações de fusão. O deutério é facilmente derivado da água do mar. O trítio, por outro lado, deve ser fabricado. Alguns opositores têm advertido que “a fusão nuclear já está enfrentando uma crise de combustível”. Não é. Os pioneiros resolveram esse problema integrando a produção de trítio na reação de fusão. Uma maneira é usar uma parede de metal líquido (chumbo-lítio) que contata diretamente o plasma de fusão e produz o combustível de trítio para a máquina de fusão. Métodos baseados em lítio de criação de trítio fora do reator também estão em desenvolvimento.

3. Quão eficiente é a conversão de energia? Em algumas máquinas, a parede de metal líquido absorve calor por contato direto com a reação de fusão. O metal líquido passa por um trocador de calor, produzindo vapor que acionará uma turbina e gerará eletricidade – como fazem a maioria das usinas tradicionais. Outra abordagem promissora é capturar eletricidade diretamente dos campos eletromagnéticos gerados em uma reação de fusão.

4. Quais complexidades de sistemas adicionais podem impedir uma implantação oportuna? Algumas empresas de fusão pretendem usar tecnologias comprovadas para a periferia de seus sistemas, enquanto outras contam com avanços com lasers, materiais e supercondutores avançados. Estes são discutidos em alguns artigos fascinantes em periódicos revisados ​​por pares, e essa é a preocupação. Eles são promissores, mas não comprovados. Lembre-se que quando a Tesla apresentou seus primeiros carros, praticamente toda a tecnologia foi comprovada. Os investidores de fusão precisam diferenciar entre sistemas teóricos e aqueles que usam peças críticas que foram testadas em condições do mundo real.

5. Onde está a planta de demonstração e a estratégia de comercialização? Os principais concorrentes alcançaram a fusão em um laboratório e comprovaram suas principais tecnologias e componentes individuais em bancos de testes. Agora, eles precisam provar que o sistema completo pode funcionar em uma planta de demonstração em escala – daí a intensidade de capital. Os principais empreendimentos de fusão estão começando a aumentar sua equipe principal de especialistas em laboratório de fusão e PhDs com uma equipe de engenharia que sabe como construir uma usina. Essa transição do laboratório para a aplicação no mundo real não é pouca coisa. Estamos até começando a ver empresas de fusão contratar pessoal de desenvolvimento de negócios e comercializar os direitos de uma primeira planta comercial.

6. Qual será o tamanho? As principais empresas de fusão estão trabalhando em usinas que variam de 50 megawatts (MW) a 500 MW. O tamanho da máquina é crucial porque afeta o custo inicial do investimento. Máquinas modulares menores tornarão mais fácil para as concessionárias individuais tomarem decisões de investimento para uma planta comercial. O tamanho também afeta se as unidades de fusão podem ser usadas para aplicações como transporte marítimo e outras aplicações de baixo consumo de energia.

7. Por último, mas não menos importante, qual é o custo previsto por MWh (megawatt-hora)? As empresas de fusão competem diretamente com usinas a carvão e gás que fornecem energia de base em todo o mundo. Assim, o custo nivelado de energia (LCOE) precisa ser competitivo com o carvão que, segundo a consultoria Lazard, gamas de US$ 65/MWh no nível mais sujo para US$ 152/MWh com 90% de captura de carbono integrada. Máquinas de fusão que usam lasers caros e de alta potência ou ímãs supercondutores feitos de materiais raros podem ter problemas com esse LCOE. É verdade que os custos desses componentes cairão com o tempo. Máquinas de fusão que usam compressão mecânica (semelhante a pistões em um motor diesel) ou aceleradores cinéticos (basicamente, uma pistola a gás) provavelmente terão uma vantagem de custo nas próximas décadas.

Hora de encarar a música

Embora esses desafios remanescentes pareçam superáveis, a questão Perguntei anos atrás permanece: Quem tem coragem de financiar as plantas de demonstração e levar a fusão ao mercado?

Os investidores que se mudam agora têm a chance de obter retornos extraordinários. Algumas das empresas de fusão acima mencionadas ainda têm preços modestos. É claro que alguns investidores podem lutar com o impacto potencial da fusão em seus portfólios de energia existentes, principalmente se estes incluirem combustíveis fósseis, energia eólica e solar.

Eu digo que é hora de finalmente encarar a música. Dada a ameaça das mudanças climáticas e a crescente demanda por energia, a fusão é fundamental para alcançar o Net Zero até 2050. Nenhuma outra tecnologia pode competir com os combustíveis fósseis, causar um impacto maior no CO₂ emissões ou fazer mais para eliminar a dependência energética de regimes hostis, como a Rússia de Putin. A fusão é o divisor de águas que pode tornar a energia verdadeiramente local, segura e abundante. Prenuncia uma mudança de uma indústria de energia centralizada e autocrática para um fornecimento de energia localizado e democrático.

E a fusão não está mais a 20 anos de distância. Uma vez que a primeira usina de fusão esteja comercialmente operacional a um custo razoável, a transição pode ser rápida. Lembre-se, levou séculos para desenvolver as tecnologias por trás de um automóvel, mas levou apenas cerca de uma década para substituir os cavalos em Londres e Nova York. Assim que houver uma inovação melhor e mais barata, ela inevitavelmente vence.

A dura verdade é que, sem uma inovação radical em energia, passaremos de 1.5°C neste século. Vamos torcer para que a comercialização da fusão se mova mais rápido do que as temperaturas.