MIT-onderzoekers: kernfusie moet ook financieel rendabel worden

Fysici hebben de afgelopen jaren aangetoond dat kernfusie als natuurkundig proces werkt. De volgende, minstens zo lastige vraag is of het ook geld kan opleveren. Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) presenteren daarom een nieuw economisch raamwerk waarmee bedrijven en investeerders kunnen inschatten of een fusiecentrale uiteindelijk winstgevend kan draaien.

Het onderzoek is geleid door Dennis Whyte, hoogleraar nucleaire wetenschap en techniek aan het MIT, en Andrew Lo, hoogleraar finance aan de MIT Sloan School of Management. Whyte is bovendien medeoprichter van Commonwealth Fusion Systems, een van de bekendste fusiebedrijven ter wereld en een spin-off van het MIT. Samen met collega's van investeringsmaatschappij Rutherford Energy Ventures publiceerden zij de studie 'Criteria for the economic viability of fusion power plants' in het Journal of Fusion Energy.

Van natuurkundig succes naar businesscase

Bij kernfusie worden lichte atoomkernen samengesmolten, hetzelfde proces dat de zon van energie voorziet. Dat gebeurt in een oplaaiend plasma dat met sterke magneten of krachtige lasers bijeen wordt gehouden. In 2022 lukte het onderzoekers van de Amerikaanse National Ignition Facility voor het eerst om met laserfusie meer energie uit een reactie te halen dan erin werd gestopt. Sindsdien stroomt er steeds meer durfkapitaal naar fusiebedrijven, maar volgens Whyte en Lo ontbrak het tot nu toe aan een eenduidige manier om te bepalen of al die investeringen zich ook terugbetalen.

Het team introduceert daarom tien parameters waarmee de economische haalbaarheid van een willekeurige fusiecentrale kan worden doorgerekend. Een deel daarvan is natuurkundig, zoals de hoeveelheid energie die nodig is om het plasma op gang te houden. Het merendeel gaat over techniek en financiën: bouwkosten, de efficiëntie waarmee fusie-energie wordt omgezet in bruikbare stroom, de levensduur van onderdelen en de verwachte opbrengsten op de energiemarkt.

Inspiratie uit de jaren vijftig

Het model bouwt voort op het zogeheten Lawson-criterium, een natuurkundige formule uit de jaren vijftig die aangeeft bij welke combinatie van temperatuur, plasmadichtheid en opsluitingstijd een plasma netto energie oplevert. Die verhouding wordt ook wel 'plasma Q' genoemd. Whyte en Lo vertalen dat idee naar wat zij 'economische Q' noemen: de verhouding tussen geïnvesteerd kapitaal en wat een centrale er financieel weer uithaalt. Net als bij de natuurkundige variant moet die waarde boven de 1 uitkomen, wil een project levensvatbaar zijn.

Belangrijk is dat het raamwerk geen voorkeur heeft voor een bepaalde fusietechniek en werkt voor centrales van elk formaat. "Het maakt niet uit of een centrale klein of groot is: in beide gevallen moet er meer geld binnenkomen dan er uitgaat, anders houdt het project niet lang stand," aldus Lo.

De timing is niet toevallig. Commonwealth Fusion Systems haalde vorige week nog een investeringsronde van meer dan een miljard dollar op en hoopt in de jaren dertig een eerste werkende centrale te openen in de Amerikaanse staat Virginia. Whyte en Lo werken via hun adviesbureau Rutherford Energy Ventures inmiddels ook samen met het Oak Ridge National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie om een consortium voor fusieonderzoek op te zetten.