A energia de fusão tem o potencial de reescrever mercados energéticos de triliões de dólares, mas primeiro, as startups têm de provar que os seus projetos funcionarão e não serão demasiado dispendiosos. Nenhum dos dois é fácil, especialmente quando se considera que os enormes ímãs e lasers usados em muitos projetos devem ser instalados com precisão milimétrica ou melhor.
A startup de fusão Thea Energy diz que seu reator inspirado em pixels e software de controle especializado devem ser capazes de gerar energia sem exigir o mesmo nível de perfeição.
“Para começar, não precisa ser tão bom”, disse Brian Berzin, cofundador e CEO da Thea Energy, ao TechCrunch. “Temos uma maneira de eliminar imperfeições no back-end.” Essa margem de erro poderia dar a Thea uma vantagem na competição.
As centrais de fusão prometem fornecer gigawatts de energia limpa à rede, mas os custos de materiais e de construção ameaçam torná-las não competitivas com a energia solar e eólica baratas. Ao construir primeiro uma usina de energia e resolver os problemas de software, Thea poderia ajudar a reduzir drasticamente o custo da energia de fusão.
Esta animação mostra como o Helios pode ser desmontado para manutenção.Créditos da imagem:Thea Energia
Mas primeiro a empresa precisa construir um protótipo funcional. Hoje, Thea está publicando os detalhes de seu design, incluindo os detalhes da física que o sustenta. A startup compartilhou o artigo exclusivamente com o TechCrunch.
Thea está construindo uma versão única do Stellarator, um tipo específico de reator que usa ímãs para dar forma ao combustível de plasma. Os ímãs são uma das duas principais maneiras pelas quais os cientistas da fusão mantêm o calor do plasma e confinam o plasma até que ocorram reações de fusão. O outro, conhecido como confinamento inercial, usa lasers ou alguma outra força para espremer pequenas bolinhas de combustível.
A maioria dos stellarators são construídos com ímãs que ficam bem em uma pintura de Salvador Dali. Mas o design de Thea usa uma dúzia de ímãs maiores e centenas de ímãs menores para criar o que você pode chamar de estelarador “virtual”.
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Em um stellarator típico, os ímãs são construídos para seguir os contornos de uma forma que se destina a funcionar com as peculiaridades do plasma, ajudando a confiná-lo por mais tempo usando menos energia do que os tokamaks, que usam uma série de ímãs de tamanhos e formatos idênticos. No entanto, os stellarators têm uma grande desvantagem: o formato irregular torna a fabricação de ímãs em massa um desafio.
Então, em vez disso, Thea projetou seu reator em torno de pequenos ímãs supercondutores idênticos, dispostos em matrizes. A startup usará um software para controlar cada ímã individualmente para gerar campos magnéticos que possam replicar a forma instável de um stellarator.
Uma visão em corte do plasma fluindo através do núcleo do reator Helios.Créditos da imagem:Thea Energia
A abordagem tem várias vantagens. Por um lado, permitiu que Thea iterasse rapidamente em seu design magnético. Nos últimos dois anos, a empresa ajustou o design mais de 60 vezes, disse Berzin. “A maioria das empresas de fusão lida com ímãs do tamanho de um carro ou um laser do tamanho de um carro ou uma cunha do tamanho de um carro. Isso infelizmente significa que um custa US$ 20 milhões e leva dois anos (para ser feito)”, disse ele.
Isso também significa que a empresa pode usar controles de software para superar quaisquer irregularidades na forma como os ímãs foram fabricados ou instalados. Para testar seu sistema de controle original, Thea construiu um conjunto de três por três de seus ímãs interligados com sensores. Os controles, derivados da física do eletromagnetismo, funcionaram bem. Mas a empresa também queria ver como a IA poderia lidar com a tarefa, por isso também treinou uma nova usando aprendizagem reforçada.
A equipe ficou surpresa com o quão bem tudo funcionou.
“Nós propositalmente jogamos obstáculos na matriz”, disse Berzin. “Desmontamos propositalmente um ímã em literalmente mais de um centímetro. Dava para ver que estava super fora de linha. Foi muito difícil para nós fabricá-lo de maneira tão ruim.” A equipe também testou material supercondutor de cinco fabricantes diferentes, juntamente com material intencionalmente defeituoso. “Cada vez que fizemos isso, o sistema de controle, sem precisarmos girar os botões e intervir, foi capaz de eliminar esses defeitos”, disse ele.
O projeto do reator de Thea, Helios, usará dois tipos de ímãs. Do lado de fora, 12 ímãs grandes de quatro formatos diferentes farão o trabalho pesado para manter o plasma confinado. Eles são semelhantes aos encontrados em um tokamak, o tipo de reator em forma de donut que a concorrente Commonwealth Fusion Systems está construindo. Dentro das bobinas grandes, 324 ímãs circulares menores irão ajustar o formato do plasma.
A startup prevê que o Helios gerará 1,1 gigawatts de calor, que uma turbina a vapor transformará em 390 megawatts de eletricidade. O reator terá que ser desligado para um período de manutenção de 84 dias uma vez a cada dois anos. Se tudo correr bem, isso significa que o seu fator de capacidade – uma medida da quantidade de energia gerada durante um determinado período de tempo – será de 88%. Isso é muito melhor do que as actuais centrais eléctricas alimentadas a gás e quase tão bom quanto as actuais centrais nucleares.
Helios ainda está em fase conceitual. Thea primeiro precisa construir o Eos, seu dispositivo de fusão inicial que pretende provar a ciência por trás do conceito. Berzin disse que a empresa anunciará um site para Eos em 2026, com planos de ativá-lo “por volta de 2030”.
À medida que constrói o Eos, Thea planeja começar a trabalhar paralelamente no Helios. É uma abordagem semelhante à forma como a Commonwealth Fusion Systems está avançando com o trabalho na Arc, sua primeira usina comercial, enquanto constrói a Sparc, sua planta de demonstração.
Por enquanto, Berzin está ansioso para ouvir o que a comunidade da fusão pensa. “Este é o lançamento do documento de visão geral. Ele será seguido por uma quantidade substancial de trabalho que será publicado por meio de revisão por pares e publicação”, disse ele. “Agora é o momento de estabelecermos parcerias, colaborações, envolvermos os usuários finais para construir o primeiro.”
