Thea Energy apresenta Helios, uma usina de fusão inspirada em pixels

A energia de fusão tem o potencial de reescrever o mercado multitrilionário de energia, mas primeiro as startups precisam provar que seus projetos funcionam e custam menos. Nenhum dos dois é fácil, especialmente considerando que muitos projetos usam grandes ímãs e lasers que devem ser colocados com precisão milimétrica ou melhor.

lançamento de fusão energia do mar diz Reator inspirado em pixels Além disso, o software de controle especializado deve ser capaz de gerar energia sem exigir o mesmo nível de sofisticação.

“Para começar, não precisa ser tão bom”, disse Brian Berzin, cofundador e CEO da Thea Energy, ao TechCrunch. “Temos uma maneira de ajustar as imperfeições do back-end.” Essa margem de erro pode dar à Thea uma vantagem competitiva.

As centrais de fusão prometem adicionar gigawatts de energia limpa à rede, mas os custos de materiais e de construção ameaçam torná-las pouco competitivas com a energia solar e eólica mais barata. Ao construir primeiro a usina e eliminar as falhas de software, a Thea poderia ajudar a reduzir drasticamente o custo da energia de fusão.

Mas primeiro a empresa precisa construir um protótipo funcional. Agora, Thea está publicando detalhes de seu design, incluindo detalhes da física por trás dele. A startup compartilhou o artigo exclusivamente com o TechCrunch.

Thea está construindo sua própria interpretação do Stellarator, um tipo especial de reator que usa ímãs para borbulhar e moldar combustível de plasma. Os ímãs são uma das duas principais maneiras pelas quais os cientistas da fusão mantêm o plasma aquecido e o confinam até que ocorram reações de fusão. O outro, conhecido como confinamento inercial, usa um laser ou outra força para espremer pequenas pastilhas de combustível.

A maioria dos Stellarators são feitos de ímãs, como as pinturas de Salvador Dali. Mas o design de Thea usa 12 ímãs grandes e centenas de ímãs menores para criar o chamado stellarator “virtual”.

Num stellarator típico, os ímanes são construídos em torno dos contornos de uma forma destinada a abordar as propriedades do plasma, permitindo-lhes confinar o plasma durante períodos de tempo mais longos com menos energia do que os tokamaks, que utilizam uma série de ímanes do mesmo tamanho e forma. No entanto, o Stellarator tem uma grande desvantagem. A razão é que a produção em massa de ímãs é difícil devido ao seu formato irregular.

Então, Thea projetou um reator nuclear em torno de pequenos ímãs supercondutores idênticos, dispostos em uma matriz. A startup usa software para controlar cada ímã individualmente para gerar um campo magnético que pode reproduzir a forma oscilante do stellarator.

Esta abordagem tem várias vantagens. Por um lado, Thea agora pode iterar designs magnéticos rapidamente. Nos últimos dois anos, a empresa ajustou o design mais de 60 vezes, disse Bergin. “A maioria das empresas de fusão tem ímãs do tamanho de carros, lasers do tamanho de carros ou cunhas do tamanho de carros. Infelizmente, isso significa que custam US$ 20 milhões cada e levam dois anos (para serem fabricados)”, disse ele.

Isso também significa que a empresa pode usar controles de software para superar irregularidades na forma como os ímãs são fabricados e instalados. Para testar o sistema de controle original, Thea construiu um conjunto de ímãs três por três que incorporava sensores. O controle derivado da física do eletromagnetismo funcionou bem. Mas a empresa também queria ver como a IA lidaria com a tarefa, por isso também usou o aprendizado por reforço para treiná-la em novas tarefas.

A equipe ficou surpresa com o quão bem tudo funcionou.

“Nós intencionalmente jogamos obstáculos em Alley”, disse Bergin. “Removemos intencionalmente mais de um centímetro do ímã, literalmente, e descobrimos que ele estava muito deslocado. Foi realmente difícil fabricá-lo tão mal.” Juntamente com o material intencionalmente defeituoso, a equipe também testou materiais supercondutores de cinco fabricantes diferentes. “Cada vez que fizemos isso, o sistema de controle foi capaz de se ajustar a essas deficiências sem que precisássemos girar nenhum botão ou intervir”, disse ele.

O projeto do reator de Thea, Helios, usa dois tipos de ímãs. Doze grandes ímãs em quatro formatos diferentes na parte externa fazem o trabalho pesado para manter o plasma contido. Eles são semelhantes aos encontrados nos tokamaks concorrentes, um tipo de reator donut. Sistema de fusão da Commonwealth Em construção. Dentro da bobina grande, 324 pequenos ímãs circulares ajustam o formato do plasma.

A empresa projeta que o Helios gerará 1,1 gigawatts de calor, que a turbina a vapor converterá em 390 megawatts de eletricidade. O reator deve ser desligado a cada dois anos por um período de manutenção de 84 dias. Se tudo correr bem, isso significa um fator de capacidade (uma medida da quantidade de eletricidade produzida durante um período de tempo) de 88%. isso é muito melhor São melhores do que as actuais centrais eléctricas alimentadas a gás e quase tão boas como as actuais centrais nucleares.

Helios ainda está em fase conceitual. Thea deve primeiro construir o Eos, o primeiro dispositivo de fusão destinado a provar a ciência por trás do conceito. Bergin disse que a empresa planeja anunciar um site para Eos em 2026, com disponibilidade a partir “por volta de 2030”.

Paralelamente à construção do Eos, Thea começará a trabalhar no Helios. Esta é uma abordagem semelhante à que a Commonwealth Fusion Systems está trabalhando. arcoa primeira usina comercial, enquanto construção de faíscasua planta de demonstração.

Por enquanto, Bergin está ansioso para ouvir a comunidade de fusão. “Esta é uma apresentação de um artigo de visão geral. Será seguida por uma quantidade significativa de pesquisas por meio de revisão por pares e publicação”, disse ele. “Agora é a hora de estabelecermos parcerias, colaborações e encorajarmos os usuários finais a construir os primeiros.”