Thea Energy menampilkan Helios, pembangkit listrik fusi yang terinspirasi piksel

Energi fusi mempunyai potensi untuk mengubah pasar energi bernilai triliunan dolar, namun pertama-tama, para startup harus membuktikan bahwa desain mereka akan berhasil dan tidak akan memakan biaya yang terlalu besar. Hal ini tidak mudah, terutama mengingat magnet besar dan laser yang digunakan dalam banyak desain harus dipasang dengan presisi milimeter atau lebih baik.

Permulaan fusi Energi Thea mengatakan reaktornya yang terinspirasi piksel dan perangkat lunak kontrol khusus seharusnya mampu menghasilkan tenaga tanpa memerlukan tingkat kesempurnaan yang sama.

“Awalnya tidak harus sebaik itu,” Brian Berzin, salah satu pendiri dan CEO Thea Energy, mengatakan kepada TechCrunch. “Kami memiliki cara untuk menghilangkan ketidaksempurnaan di bagian belakang.” Margin kesalahan itu bisa memberi Thea keunggulan dalam persaingan.

Pembangkit listrik fusi berjanji untuk menyalurkan listrik ramah lingkungan sebesar gigawatt, namun biaya material dan konstruksi membuat pembangkit listrik tersebut tidak kompetitif dengan tenaga surya dan angin yang murah. Dengan membangun pembangkit listrik terlebih dahulu dan menyelesaikan permasalahan dalam perangkat lunak, Thea dapat membantu menurunkan biaya listrik fusi secara drastis.

Tapi pertama-tama perusahaan harus membangun prototipe yang berfungsi. Saat ini, Thea mempublikasikan detail desainnya, termasuk detail fisika yang mendasarinya. Startup tersebut membagikan makalah tersebut secara eksklusif dengan TechCrunch.

Thea sedang membangun stellarator yang unik, sejenis reaktor khusus yang menggunakan magnet untuk membentuk bahan bakar plasma. Magnet adalah salah satu dari dua cara utama para ilmuwan fusi menjaga panas plasma dan membatasi plasma hingga reaksi fusi terjadi. Yang lainnya, dikenal sebagai kurungan inersia, menggunakan laser atau kekuatan lain untuk memeras pelet bahan bakar kecil.

Kebanyakan stellarator dibuat dengan magnet yang terlihat seperti rumah dalam lukisan Salvador Dali. Namun desain Thea menggunakan selusin magnet yang lebih besar dan ratusan magnet yang lebih kecil untuk menciptakan apa yang Anda sebut sebagai bintang “virtual”.

Pada stellarator pada umumnya, magnet dibuat mengikuti kontur bentuk yang dimaksudkan untuk bekerja dengan keunikan plasma, membantu mengurungnya lebih lama dengan menggunakan daya yang lebih kecil dibandingkan tokamak, yang menggunakan serangkaian magnet dengan ukuran dan bentuk yang sama. Namun stellarator memiliki satu kelemahan utama: bentuknya yang tidak beraturan membuat pembuatan magnet secara massal menjadi tantangan.

Jadi, Thea merancang reaktornya di sekitar magnet superkonduktor identik kecil yang disusun dalam susunan. Startup ini akan menggunakan perangkat lunak untuk mengontrol setiap magnet secara individual guna menghasilkan medan magnet yang dapat meniru bentuk bintang yang bergetar.

Pendekatan ini memiliki beberapa keuntungan. Pertama, hal ini memungkinkan Thea dengan cepat mengulangi desain magnetnya. Dalam dua tahun terakhir, perusahaan telah mengubah desainnya lebih dari 60 kali, kata Berzin. “Sebagian besar perusahaan fusi, Anda berurusan dengan magnet seukuran mobil atau laser seukuran mobil atau irisan seukuran mobil. Sayangnya itu berarti magnet bernilai $20 juta dan membutuhkan waktu dua tahun. [to make]”katanya.

Hal ini juga berarti perusahaan dapat menggunakan kontrol perangkat lunak untuk mengatasi segala ketidakberesan dalam cara pembuatan atau pemasangan magnet. Untuk menguji sistem kendali aslinya, Thea membuat rangkaian magnet berukuran tiga kali tiga yang dilengkapi dengan sensor. Kontrolnya, yang berasal dari fisika elektromagnetisme, bekerja dengan baik. Namun perusahaan juga ingin melihat bagaimana AI dapat menangani tugas tersebut, sehingga mereka juga melatih AI baru menggunakan pembelajaran yang diperkuat.

Tim terkejut melihat betapa baik semuanya bekerja.

“Kami sengaja melemparkan bola melengkung ke barisan,” kata Berzin. “Kami sengaja menurunkan magnet lebih dari satu sentimeter. Anda dapat melihat bahwa magnet tersebut sangat keluar dari jalurnya. Sangat sulit bagi kami untuk memproduksinya dengan kualitas yang sangat buruk.” Tim juga menguji material superkonduktor dari lima produsen berbeda bersama dengan material yang sengaja dibuat cacat. “Setiap kali kami melakukan hal itu, sistem kendali, tanpa kami memutar tombol dan melakukan intervensi, mampu menghilangkan cacat tersebut,” katanya.

Desain reaktor Thea, Helios, akan menggunakan dua jenis magnet. Di bagian luar, 12 magnet besar dengan empat bentuk berbeda akan melakukan pekerjaan berat untuk menjaga plasma tetap terkurung. Mereka serupa dengan yang ditemukan pada tokamak, jenis reaktor berbentuk donat yang dibangun oleh pesaing Commonwealth Fusion Systems. Di dalam kumparan besar, 324 magnet melingkar yang lebih kecil akan menyempurnakan bentuk plasma.

Startup tersebut memperkirakan Helios akan menghasilkan 1,1 gigawatt panas, yang akan diubah oleh turbin uap menjadi 390 megawatt listrik. Reaktor harus dimatikan untuk masa pemeliharaan 84 hari setiap dua tahun sekali. Jika semuanya berjalan dengan baik, itu berarti faktor kapasitasnya – ukuran berapa banyak daya yang dihasilkan selama periode waktu tertentu – akan menjadi 88%. Itu jauh lebih baik dibandingkan pembangkit listrik berbahan bakar gas saat ini dan hampir sama baiknya dengan pembangkit listrik tenaga nuklir saat ini.

Helios masih dalam tahap konseptual. Thea pertama-tama harus membuat Eos, perangkat fusi awalnya yang dimaksudkan untuk membuktikan ilmu di balik konsep tersebut. Berzin mengatakan perusahaan akan mengumumkan situs untuk Eos pada tahun 2026 dengan rencana untuk mengaktifkannya “sekitar tahun 2030.”

Saat membangun Eos, Thea berencana untuk mulai mengerjakan Helios secara paralel. Pendekatan ini serupa dengan bagaimana Commonwealth Fusion Systems bergerak maju dalam pengerjaan Arc, pembangkit listrik komersial pertamanya, sembari membangun Sparc, pembangkit percontohannya.

Untuk saat ini, Berzin menantikan pendapat komunitas fusion. “Ini adalah rilis makalah ikhtisar. Ini akan ditindaklanjuti dengan sejumlah besar karya yang akan keluar melalui peer review dan publikasi,” ujarnya. “Sekarang adalah saatnya bagi kami untuk membangun kemitraan, kolaborasi, dan melibatkan pengguna akhir untuk membangun yang pertama.”