In den letzten Jahren hat sich die Fusionsenergie von einer Witzfigur, die immer noch ein Jahrzehnt entfernt war, zu einer zunehmend greifbaren und verlockenden Technologie entwickelt, die Investoren von der Seitenlinie angezogen hat.
Die Technologie ist heute vielleicht noch schwer zu beherrschen und teuer zu bauen, aber die Fusion verspricht, die Kernreaktion, die die Sonne antreibt, zu nutzen, um hier auf der Erde nahezu unbegrenzte Energie zu erzeugen. Wenn Startups in der Lage sind, kommerziell nutzbare Fusionskraftwerke zu bauen, haben sie das Potenzial, Billionen-Dollar-Märkte umzukrempeln.
Der Aufschwung in der Fusionsindustrie wurde von drei Fortschritten angetrieben: leistungsfähigere Computerchips, ausgefeiltere künstliche Intelligenz und leistungsfähigere supraleitende Hochtemperaturmagnete. Gemeinsam haben sie zu ausgefeilteren Reaktordesigns, besseren Simulationen und komplexeren Steuerungssystemen geführt.
Es schadet nicht, dass ein Labor des US-Energieministeriums Ende 2022 bekannt gab, dass es eine kontrollierte Fusionsreaktion durchgeführt habe, die mehr Energie produzierte, als die Laser dem Brennstoffpellet verliehen hatten. Das Experiment hatte den sogenannten wissenschaftlichen Breakeven überschritten, und obwohl es noch weit vom kommerziellen Breakeven entfernt ist, bei dem die Reaktion mehr produziert, als die gesamte Anlage verbraucht, war es ein lang erwarteter Schritt, der bewies, dass die zugrunde liegende Wissenschaft fundiert war.
In den letzten Jahren haben die Gründer auf dieser Dynamik aufgebaut und die private Fusionsindustrie rasant vorangetrieben. Fusion-Startups haben laut der Fusion Industry Association bisher 7,1 Milliarden Dollar eingesammelt, wobei der Großteil davon an eine Handvoll Unternehmen ging.
Commonwealth Fusion Systems
Mit einer Serie B im Wert von 1,8 Milliarden US-Dollar Commonwealth Fusion Systems katapultierte sich 2021 in die Poleposition. Seitdem hat sich das Unternehmen in Sachen Mittelbeschaffung zurückgehalten (was keine Überraschung ist), hat jedoch in Massachusetts hart am Bau von Sparc gearbeitet, seinem ersten Kraftwerk seiner Art, das Strom auf einem nach eigenen Angaben „kommerziell relevanten“ Niveau produzieren soll.
Der Reaktor von Sparc verwendet ein Tokamak-Design, das einem Donut ähnelt. Der D-förmige Querschnitt ist mit Hochtemperatur-Supraleiterbanddas bei Aktivierung ein starkes Magnetfeld erzeugt, das das überhitzte Plasma einschließt und komprimiert. Die bei der Reaktion erzeugte Wärme wird in Dampf umgewandelt, der eine Turbine antreibt. CFS entwickelte seine Magnete in Zusammenarbeit mit dem MIT, wo Mitbegründer und CEO Bob Mumgaard als Forscher an Fusionsreaktordesigns und Hochtemperatur-Supraleitern arbeitete.
Das in Cambridge (Massachusetts) ansässige Unternehmen CFS erwartet mit der Unterstützung von Breakthrough Energy Ventures, The Engine, Bill Gates und anderen, dass Sparc Anfang der 2030er Jahre betriebsbereit sein wird.
Allgemeine Fusion
Jetzt im dritten Jahrzehnt, Allgemeine Fusion hat laut PitchBook 440,53 Millionen Dollar aufgebracht. Das in Richmond, British Columbia, ansässige Unternehmen wurde 2002 vom Physiker Michel Laberge gegründet, der einen anderen Ansatz zur Fusion beweisen wollte, die sogenannte magnetisierte Zielfusion (MTF).
Im Reaktor von General Fusion umgibt eine Wand aus flüssigem Metall eine Kammer, in die Plasma eingespritzt wird. Kolben, die die Wand umgeben, drücken sie nach innen, wodurch das Plasma im Inneren komprimiert wird und eine Fusionsreaktion ausgelöst wird. Die entstehenden Neutronen erhitzen das flüssige Metall, das durch einen Wärmetauscher zirkulieren kann, um Dampf zum Antrieb einer Turbine zu erzeugen.
Das Unternehmen baut derzeit seine erste Demonstrationsanlage, LM26, die bis 2026 die wissenschaftliche Gewinnschwelle erreichen soll. Zu den Investoren zählen Jeff Bezos, Temasek, BDC Capital und Chrysalix Venture Capital.
Helion
Von allen Fusion-Startups Helion hat den ehrgeizigsten Zeitplan. Das Unternehmen plant, mit seinem Reaktor im Jahr 2028 Strom zu produzieren. Sein erster Kunde? Microsoft.
Helion verwendet einen Reaktortyp namens Feldumkehrkonfiguration, bei dem Magnete eine Reaktionskammer umgeben, die wie eine Sanduhr aussieht, mit einer Ausbuchtung an der Stelle, an der die beiden Seiten zusammentreffen. An jedem Ende der Sanduhr drehen sie das Plasma in Donut-Formen, die mit mehr als 1,6 Millionen Kilometern pro Stunde aufeinander zuschießen. Wenn sie in der Mitte kollidieren, helfen zusätzliche Magnete, die Fusion herbeizuführen. Wenn die Fusion stattfindet, verstärkt sie das eigene Magnetfeld des Plasmas, das einen elektrischen Strom in den Magnetspulen des Reaktors induziert. Dieser Strom wird dann direkt von der Maschine gewonnen.
Helion mit Sitz in Everett, Washington, hat laut PitchBook 607,64 Millionen US-Dollar eingesammelt. Zu den Investoren zählen Sam Altman, Reid Hoffman, KKR, BlackRock, Peter Thiels Mithril Capital Management und Capricorn Investment Group.
TAE
Gegründet im Jahr 1998, TAE (früher bekannt als Tri Alpha Energy) wurde von Norman Rostoker aus der University of California, Irvine, ausgegliedert. Es verwendet eine feldumgekehrte Konfiguration, allerdings mit einem Twist: Nachdem die beiden Plasmaschüsse in der Mitte des Reaktors kollidieren, bombardiert das Unternehmen das Plasma mit Partikelstrahlen, um es in einer Zigarrenform rotieren zu lassen. Das verbessert die Stabilität des Plasmas, lässt mehr Zeit für die Fusion und ermöglicht die Gewinnung von mehr Wärme zum Antrieb einer Turbine.
TAE hat laut PitchBook 1,32 Milliarden Dollar eingesammelt. Zu den Investoren zählen Alphabet, Chevron Technology Ventures und Venrock.
Zap Energie
Zap Energie verwendet keine Hochtemperatur-Supraleitermagnete oder superstarke Laser, um sein Plasma eingeschlossen zu halten. Stattdessen bestrahlt es das Plasma (verstanden?) mit elektrischem Strom, der dann sein eigenes Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld komprimiert das Plasma um etwa einen Millimeter, woraufhin es zur Zündung kommt. Die durch die Fusionsreaktion freigesetzten Neutronen bombardieren eine flüssige Metallschicht, die den Reaktor umgibt, und erhitzen ihn. Das flüssige Metall wird dann durch einen Wärmetauscher geleitet, wo es Dampf erzeugt, der eine Turbine antreibt.
Wie Helion hat auch Zap Energy seinen Sitz in Everett, Washington, und das Unternehmen hat laut PitchBook 327 Millionen US-Dollar aufgebracht. Zu den Geldgebern zählen Bill Gates‘ Breakthrough Energy Ventures, DCVC, Lowercarbon, Energy Impact Partners, Chevron Technology Ventures und Bill Gates als Privatinvestor.