Nieuwe studie kaart de economische haalbaarheid van kernfusie

Fusie‑energie belooft een toekomst met praktisch onbeperkte energie, opgewekt met vrijwel geen vervuiling.

Dit komt doordat, in tegenstelling tot klassieke kernenergie, kernfusie geen zware radioactieve elementen zoals uranium, plutonium of thorium gebruikt of produceert. In plaats daarvan zet het waterstof of andere lichte elementen om in iets zwaardere, niet‑radioactieve elementen om energie op te wekken.

(U kunt meer lezen over hoe kernfusie werkt in ons speciale rapport over het onderwerp)

Fusiekracht was vroeger een bijna sciencefictionconcept, altijd ongrijpbaar 30 jaar in de toekomst. Dit verandert snel, zoals uitgelegd in de recent gepubliceerde DOE Fusion Roadmap. Veel commerciële bedrijven komen steeds dichter bij het produceren van hun eerste fusie‑reactor, met name Helion Energy, General Fusion (GFUZ ) , Proxima Fusion, en Commonwealth Fusion Systems.

Echter, prototypes die nog geen positieve energieterugkoppeling leveren, vertellen ons weinig over de toekomstige winstgevendheid van kernfusie‑reactoren. Niet alleen is een positieve energievastlegging vereist, maar ook de kosten van arbeid, R&D en materialen gedurende de levensduur van de reactor moeten in aanmerking worden genomen.

Een nieuwe studie van onderzoekers aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT – USA) en Rutherford Energy Ventures (een investerings- en adviesbureau gericht op de commercialisering van kernfusie‑energie) onderzoekt deze vraag. Ze ontwikkelden een evaluatiemethode die onafhankelijk is van het absolute vermogen van het energiecentrale, onpartijdig ten opzichte van de bijzonderheden van de fusietechnologie, en die kan worden toegepast op elk fusie‑confinementconcept.

Ze publiceerden hun resultaten in Journal of Fusion Energy¹, onder de titel “Criteria voor de economische haalbaarheid van fusie‑energiecentrales”.

Geen winst zonder operationele rendabiliteit

In de kern van de toekomstige winstgevendheid van fusie‑energiecentrales ligt hun vermogen om meer elektriciteit te genereren dan ze verbruiken om fusie te initiëren. Dit wordt bepaald door de “Lawson criterion”, wiskundig onpartijdig ten opzichte van de gebruikte fusietechnologie.

Naar analogie van de Lawson‑criterium ontwikkelt de studie een eigen economische equivalent, met energie‑winst‑ en verliespercentages genormaliseerd tot het controle‑oppervlak, waar de energie‑exploitaties fysiek plaatsvinden.

De economie wordt bepaald door het evenwicht tussen perioden van economische winsten en verliezen gedurende de levensduur van de fusie‑energiecentrale. Er wordt aangenomen dat de centrale twee perioden kent: één voor energieproductie en één voor vervanging van componenten op het controle‑oppervlak.

Dus terwijl de Lawson‑criterium beoordeelt of er netto‑energie wordt geproduceerd, moet de economische winst‑factor Qecon van de studie hoger dan 1 zijn om de centrale een kans op haalbaarheid te geven.

“Het behalen van deze drempel is noodzakelijk, maar niet voldoende voor daadwerkelijke commerciële haalbaarheid omdat, per definitie, de meeste maar niet alle kosten in het model kunnen worden opgenomen. Zonder Qecon>1 is er echter geen vooruitzicht op netto‑opbrengsten.”

Een andere belangrijke factor is de potentiële winstgevendheid van een fusiecentrale, inclusief kapitaalkosten, energieprijs, duurzaamheid van componenten, levensduur van de centrale als geheel, enzovoort.

Bron: Journal of Fusion Energy

De juiste parameters bepalen

Het deel van de berekening dat het geld meet dat door de centrale wordt gegenereerd, is relatief eenvoudig.

Het neemt de netto‑energieproductie, in deze context beschouwd als de gemiddelde elektriciteitsproductie gedurende de levensduur van de centrale. Hoewel andere mogelijke toepassingen van fusie, zoals industriële warmte of brandstofproductie, mogelijk zijn, vormen zij niet de hoofdtoepassing of de grootste markt.

Deze netto‑energie wordt vervolgens omgezet in dollars via een “energieprijs” in $/MWh. Een alternatieve berekening zou alle door de FPP verkochte producten kunnen omvatten, inclusief energie‑marktproducten (elektriciteit, warmte, brandstof) en niet‑energie‑marktproducten waarvan de prijs kan worden gekoppeld aan de netto‑energieoutput (transmutatie‑producten, ontzout water, enz.).

Het volgende element is de benuttingsfactor, die rekening houdt met het feit dat het oppervlakte‑component regelmatig moet worden vervangen vanwege schade door extreme hitte en nucleaire reacties.

Significante schade of verstoring op atomair niveau wordt verwacht door hoog‑energetische geladen deeltjes, fotonen of ongeladen neutronen, wat leidt tot cumulatieve degradatie. De ophoping van helium, het product van de fusie‑reactie, vormt eveneens een uitdaging voor vaste componenten.

De degradatie wordt geschat als de limiet voor hoeveel energiestroom door het oppervlak kan gaan.

“Zodra deze limiet is bereikt, is het oppervlak niet langer operationeel, moeten fusie‑energie‑activiteiten stoppen, en moet het worden vervangen”

Economisch gezien zijn de kosten van het oppervlak, maar ook de tijd die offline moet worden doorgebracht om het te vervangen, de meest invloedrijke factoren. Andere belangrijke factoren zijn kwalificatie buiten de locatie, installatie‑ en verwijderingskosten.

Het moet worden opgemerkt dat in de meeste gevallen brandstof naar verwachting slechts een zeer klein deel van de totale operationele kosten uitmaakt, waardoor de economie van fusiecentrales vergelijkbaar is met die van kernsplijtingscentrales en radicaal verschilt van die van fossiele brandstofcentrales.

Verschillende fusietechnologieën

Verschillende fusietechnologieën vertonen verschillende operationele kosten en hebben verschillende “verbruiksmaterialen” naast de nucleaire brandstof zelf.

“Laser‑aangedreven inertiële fusie omvat een bolvormig doelwit en de leveringsassemblage, terwijl indirecte aandrijving fusie het hohlraum van het doelwit omvat, die volledig worden verbruikt bij elke fusiegebeurtenis. Bij gepulseerde magnetische fusie omvat dit het brandstofdoelwit en eventuele elektroden of draden die opzettelijk worden verbruikt in een puls of een eindig aantal pulsen.”

Dit betekent dat verschillende technologieën radicaal verschillende economische resultaten kunnen opleveren, zelfs bij een vergelijkbaar technisch succes in netto‑energieproductie. Ze zullen verschillen in grondstofkosten, fabricage‑moeilijkheid en -kosten, installatie‑complexiteit, benodigde technische vaardigheden van het personeel en de snelheid waarmee het oppervlak moet worden vervangen.

Financiering & Afschrijving

Net als andere energiecentrales en grootschalige infrastructuurprojecten moeten fusiecentrales worden gefinancierd, en hun cash‑flow moet de kapitaalkosten dekken.

Dit betekent dat er een vaste kost is verbonden aan het aflossen van de hoofdsom en de rente van de geleende fondsen voor bouw en levering. Veranderende rentetarieven kunnen de economie van een fusiecentrale aanzienlijk beïnvloeden, en staten die financiering faciliteren kunnen een grote impact hebben op de uiteindelijke winstgevendheid.

Daarnaast zullen er vaste operationele‑ en onderhoudskosten (O&M) per jaar zijn die verband houden met personeelskosten, naleving en regulier onderhoud buiten de vervanging van het oppervlak.

Het moet worden opgemerkt dat bepaalde categorieën van initiële kosten (bijv. regelgevingslast, ontwikkelingskosten) standaard uit dit kader zijn uitgesloten. Dit komt doordat dergelijke initiële kosten doorgaans relatief minder belangrijk worden naarmate een industrie volwassen wordt; het idee is de winstgevendheid van nucleaire fusie op de lange termijn te evalueren, niet voor de eerste commerciële eenheden. Daarom is de studie meer toepasbaar op NOAK‑ (Nth Of A Kind) fusiecentrales, of wanneer de technologie op schaal wordt geproduceerd, dan op eerste commerciële projecten of prototypes.

De werkelijke winstgevendheid van fusiecentrales schatten

Het kan moeilijk zijn de werkelijke economie van fusiecentrales in te schatten wanneer de technologie zich nog in een experimenteel stadium bevindt. Maar vergelijkingen kunnen inzichtelijk zijn.

Zo gebruikten de onderzoekers hun wiskundige formule met enkele aannames:

• Een vervangingstijd van 0,1 j (ongeveer 5 weken) werd genomen van de typische bijlaadtijd van een splijtingscentrale.
• Een levensduur van de centrale van meerdere decennia wordt verwacht, en een financieringshorizon van 15 tot 30 jaar.
• Een gemiddeld inflatie‑gecorrigeerd Amerikaanse detailhandelsprijs van elektriciteit over het afgelopen decennium van $160/MWh.
• Een reëel rentetarief van 2 % wordt geschat op basis van het inflatiedoel van de Amerikaanse Federal Reserve.

Aangenomen dat de fusie‑energiedichtheid over het algemeen als hoog genoeg wordt beschouwd voor economische levensvatbaarheid (2‑5 MW/m²), levert dit een interessant resultaat op: het break‑even punt treedt op waar “Cnet” nul kruist, of bij een fusie‑energiedichtheid van 1,9 MW/m².

Bron: Journal of Fusion Energy

Het moet worden opgemerkt dat deze drempel opmerkelijk consistent is. Een vergelijkbare waarde van 2 MW/m² blijkt het niveau te zijn dat nodig is voor winstgevendheid wanneer andere parameters, zoals de energie‑omzettingsrendement of oppervlaktekosten, worden gewijzigd.

Bron: Journal of Fusion Energy

Deze winstgevendheid stijgt vervolgens snel, voordat hij bij zeer hoge energiedichtheid plateau bereikt, omdat op dat punt het onttrekken van de energie de beperkende factor wordt, niet de productie ervan. Als zodanig zal een fusiecentrale maximale economische winstgevendheid hebben, zelfs met “onbeperkte” energieproductie.

“Dit bevestigt de kracht van het gebruik van een ‘top‑down’ economisch model zoals hier ontwikkeld; hoewel het noodzakelijk vereenvoudigingen moet maken, lijkt het de kwantitatieve ontwerpeigenschap van fusie‑energiedichtheid correct te hebben vastgelegd met betrekking tot het economisch levensvatbaar maken van fusie.”

Fusiereactoren ontwerpen voor winst

Gedurende zeer lange tijd, zelfs decennia, zijn fusiereactoren een wetenschappelijke en technische uitdaging geweest. Dit betekent dat de economie van de uiteindelijke reactor vaak niet de prioriteit van R&D was. Nu we dichter bij commerciële toepassing komen, zal dit veranderen.

Helaas hebben de industrie en de fusiewetenschappelijke gemeenschap het onderwerp tot nu toe grotendeels vermeden.

“Naarmate fusieprojecten steeds meer lijken op die van een conventionele energiecentrale, is het jammer dat er sprake is van ‘zelfverduistering’ wat betreft kosteneffectiviteit. Het zou onaanvaardbaar zijn als er factoren van 2‑3 rapportage‑onzekerheid in fusiewetenschappelijke resultaten bestaan, dus het is onduidelijk waarom zulke onnauwkeurigheid is toegestaan bij kostenramingen.”

Een categorie factoren zoals kapitaalkosten, energiemarkten en in zekere mate zelfs bouwkosten zullen in de praktijk een grote impact hebben, maar liggen buiten de controle van reactorontwerpers, waardoor ze minder relevant zijn vanuit het perspectief van ontwerp‑ en technologische keuzes.

Daarentegen zijn de fusie‑vermogen‑dichtheid, de netto‑omzettings‑efficiëntie en de grootte en duurzaamheid van het oppervlak technische vraagstukken die voor verbetering vatbaar zijn.

Een ander aspect om rekening mee te houden is dat een extreem hoge prestatie in één domein moeilijk te bereiken zal zijn en vermijdbare afwegingen kan afdwingen. Een combinatie van ‘voldoende goed’ resultaten in meerdere technische oplossingen zal waarschijnlijk betere uitkomsten opleveren, een idee dat visueel kan worden weergegeven.

Visueel onderzoek van de krommen geeft aan dat er gebieden van de isoquanten zijn waar een verhoogd technisch risico niet gerechtvaardigd is omdat de economische opbrengsten verzadigen.

Bron: Journal of Fusion Energy

Wat maakt een fusie‑reactor winstgevend?

De analyse toont enkele parameters die waarschijnlijk nodig zijn voor economische winstgevendheid:

• Een vervangingstijd voor stralingsschade aan het oppervlak van minder dan 1/4^kwjaar, waarbij niet meer dan 5 weken een betere optie is.
• Vervangingskosten van het oppervlak onder 0,3 miljoen dollar per m².
• Kredietverbeteringen zoals overheidsleningsgaranties, investeringsbelastingkredieten of contract‑for‑difference‑regelingen zullen de economische levensvatbaarheid effectief verbeteren zonder de technische parameters te wijzigen.
• Betrouwbaarheid, met name weinig tot geen ongeplande storingen, kan extra opbrengsten genereren door elektriciteitsnetten een dispatchbare (regelbare) levering te bieden. Daarom zal een dispatchbare fusie‑reactor die uitval kan plannen tijdens periodes met lage prijzen winstgevender zijn.
• De eind‑levensduur van energiecentrales kan kosten omvatten zoals ontmanteling en afvalverwerking, maar ook winsten uit de restwaarde van herbruikbare componenten: HTS‑magneten, turbines, vacuümsystemen, vermogenselektronica, enz.

Een laatste inzicht uit deze studie is dat aangezien verschillende technische parameters de winstgevendheid verschillend beïnvloeden, verschillende fusie‑ontwerpen beter passen bij verschillende economische omgevingen. Bijvoorbeeld kan een hoge kapitaalkost reactors die goedkoop te produceren maar duurder in exploitatie zijn bevoordelen, of kan een overschot aan hernieuwbare energie een premium leggen op reactors die gemakkelijk te starten en te stoppen zijn, met geplande onderhoudsintervallen en hoge betrouwbaarheid.

Investeren in kernfusie

General Fusion Group Ltd

Hoewel algemene overwegingen over winstgevendheid binnenkort de belangrijkste zorg van de fusie‑industrie kunnen worden, blijft het behalen van netto‑energieproductie met een commercieel model de prioriteit.

Investeerders kunnen nu toegang krijgen tot kernfusiebedrijven op de openbare markt sinds de SPAC‑fusie van General Fusion in juli 2026.

Het bedrijf streeft ernaar om tegen het einde van de jaren 2020 commerciële systemen en componenten te valideren, en om medio de jaren 2030 commerciële installaties te gaan verkopen.

Bron: General Fusion

De technologische en ontwerpkeuze voor gemagnetiseerde target‑fusie door General Fusion zou in theorie een voordeel moeten bieden, omdat het een goede compromis biedt in de technische vereisten voor het handhaven van de fusie‑condities: zowel een matige energie‑confinementtijd als plasmadichtheid.

Voor beide meetwaarden hebben de belangrijkste concurrerende technologieën (inertiële confinatie en magnetische confinatie) één die naar het extreme neigt, waardoor betrouwbare en goedkope realisatie moeilijker wordt.

Bron: General Fusion

Dit stelt General Fusion in staat om supergeleidende magneten en krachtige lasers te vermijden, en om bestaande materialen te gebruiken voor duurzame machines en kosteneffectieve energieproductie. Deze focus op bestaande componenten en kostenefficiëntie kan op de lange termijn belangrijker zijn dan louter technische parameters zoals netto‑energieproductie.

De werkwijze bestaat uit het vormen van een holte in de fusie‑vaten. Vervolgens wordt gemagnetiseerd plasma in de holte geïnjecteerd en met vloeibaar metaal samengedrukt.

De druk en warmte die daardoor ontstaan ontbranden de fusie, waardoor meer warmte wordt geproduceerd die kan worden teruggewonnen om energie te genereren. Hetzelfde proces wordt meerdere keren per seconde herhaald, vergelijkbaar met de zuigers in een verbrandingsmotor, behalve dat de brandstof waterstof is en het verbrandingsproces wordt vervangen door kernfusie.

Bron: General Fusion

Met slechts 133 medewerkers is General Fusion nog steeds een sterk R&D‑ en technologie‑gerichte startup, met meer dan 200.000 uitgevoerde plasma‑experimenten en 210 patenten.

Dit is een profiel dat beleggers moeten onthouden bij het overwegen van het aandeel van het bedrijf, met veel groei vanuit een nog bescheiden waardering, maar ook veel zaken die mogelijk mis kunnen gaan vóór het midden van de jaren 2030.

Een investering in het bedrijf kan later worden aangevuld met investeringen in andere fusietechnologie, zodra bedrijven zoals TAE Technologies hun beursintroductie uitvoeren (TAE streeft naar eind 2026), evenals investeringen in andere energietechnologieën.

(U kunt meer lezen over kernfusie in ons toegewijde rapport over deze technologie, en over de IPO van General Fusion in het artikel dat dit bedrijf specifiek behandelt)

Laatste General Fusion (GFUZ) aandelennieuws en ontwikkelingen

Gerefereerde studie

^{1. D. G. Whyte et al., Criteria voor de economische levensvatbaarheid van fusie-energiecentrales. Journal of Fusion Energy. 10 juli 2026. Volume 45, article number 49. https://doi.org/10.1007/s10894-026-00577-9}