La energía de fusión tiene el potencial de redefinir mercados energéticos de billones de dólares, pero primero las nuevas empresas deben demostrar que sus diseños funcionan y no son demasiado costosos. Ninguna de las dos cosas es fácil, sobre todo teniendo en cuenta que los enormes imanes y láseres utilizados en muchos diseños deben instalarse con una precisión milimétrica o mejor.
La startup de fusión Thea Energy dice que su reactor inspirado en píxeles y su software de control especializado deberían poder generar electricidad sin requerir el mismo nivel de perfección.
“Para empezar, no tiene por qué ser tan bueno”, dijo a TechCrunch Brian Berzin, cofundador y director ejecutivo de Thea Energy. “Tenemos una manera de ocultar imperfecciones en el backend”. Este margen de error podría darle a Thea una ventaja sobre la competencia.
Las plantas de energía de fusión prometen agregar gigavatios de electricidad limpia a la red, pero los costos de materiales y construcción amenazan con hacerlas poco competitivas frente a los baratos sistemas de energía solar y eólica. Al construir una planta de energía y solucionar los problemas de software, Thea podría ayudar a reducir drásticamente el costo de la energía de fusión.
Pero primero la empresa tiene que construir un prototipo funcional. Hoy Thea está publicando los detalles de su diseño, incluidos detalles de su física subyacente. La startup compartió el documento exclusivamente con TechCrunch.
Thea construye una versión única del stellarator, un tipo especial de reactor que utiliza imanes para dar forma al combustible de plasma. Los imanes son uno de los dos métodos principales que utilizan los científicos de la fusión para mantener el calor del plasma, atrapando el plasma hasta que se producen reacciones de fusión. El otro método, llamado confinamiento inercial, utiliza láseres u otras fuerzas para comprimir pequeñas bolitas de combustible.
La mayoría de los estelares están equipados con imanes que se asemejan a una pintura de Salvador Dalí. Pero el diseño de Thea utiliza una docena de imanes más grandes y cientos de más pequeños para crear lo que podría llamarse un estelarador “virtual”.
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En un estelarador típico, los imanes están diseñados para seguir los contornos de una forma diseñada para trabajar con las peculiaridades del plasma, ayudando a confinarlo por más tiempo y usando menos energía que los tokamaks, que usan una serie de imanes del mismo tamaño y forma. Sin embargo, los estelaradores tienen una gran desventaja: su forma irregular hace que la producción en masa de imanes sea un desafío.
En cambio, Thea diseñó su reactor alrededor de pequeños imanes superconductores idénticos dispuestos en matrices. La startup utilizará software para controlar cada imán individualmente para crear campos magnéticos que puedan replicar la forma tambaleante de un estelarador.
El enfoque tiene varias ventajas. Por un lado, le permitió a Thea revisar rápidamente el diseño de su imán. En los últimos dos años, la empresa ha modificado el diseño más de 60 veces, afirmó Berzin. “La mayoría de las empresas de fusión trabajan con imanes del tamaño de un coche, o un láser del tamaño de un coche, o una cuña del tamaño de un coche. Desafortunadamente, eso significa que uno cuesta 20 millones de dólares y lleva dos años (hacerlo)”, dijo.
Esto también significa que la empresa puede utilizar controles de software para corregir cualquier irregularidad en la fabricación o instalación de los imanes. Para probar su sistema de control original, Thea construyó una matriz de tres por tres de sus imanes con sensores. Los controles derivados de la física del electromagnetismo funcionaron bien. Sin embargo, la empresa también quería ver cómo la IA podía manejar esta tarea, por lo que entrenó una nueva tarea mediante el aprendizaje por refuerzo.
El equipo se sorprendió de lo bien que funcionó todo.
“Lanzamos intencionalmente bolas curvas al conjunto”, dijo Berzin. “Desmantelamos intencionalmente un imán literalmente más de un centímetro. Se podía ver que estaba completamente fuera de línea. Fue realmente difícil para nosotros hacerlo tan mal”. El equipo también probó material superconductor de cinco fabricantes diferentes, así como material intencionadamente defectuoso. “Cada vez que hicimos eso, el sistema de control pudo ignorar esas deficiencias sin que tuviéramos que girar perillas e intervenir”, dijo.
El diseño del reactor Helios de Thea utilizará dos tipos de imanes. En el exterior, 12 grandes imanes de cuatro formas diferentes garantizan que el plasma permanezca encerrado. Son similares a los de un tokamak, el tipo de reactor con forma de rosquilla que está construyendo su rival Commonwealth Fusion Systems. En las grandes bobinas, 324 imanes circulares más pequeños afinan la forma del plasma.
La startup predice que Helios generará 1,1 gigavatios de calor, que una turbina de vapor convertirá en 390 megavatios de electricidad. El reactor debe cerrarse cada dos años para un período de mantenimiento de 84 días. Si todo va bien, eso significa que su factor de capacidad (una medida de cuánta electricidad produce durante un período de tiempo determinado) es del 88%. Esto es mucho mejor que las centrales eléctricas de gas actuales y casi tan bueno como las centrales nucleares actuales.
Helios todavía se encuentra en la fase de concepto. Thea primero debe construir Eos, su primer dispositivo de fusión que demostrará la ciencia detrás del concepto. Berzin dijo que la compañía anunciará un sitio para Eos en 2026 y planea tenerlo operativo “alrededor de 2030”.
Mientras Thea construye Eos, Thea planea comenzar a trabajar en Helios en paralelo. Es un enfoque similar que Commonwealth Fusion Systems está utilizando para avanzar en el trabajo en Arc, su primera planta de energía comercial, al mismo tiempo que construye Sparc, su planta de energía de demostración.
Por ahora, Berzin espera escuchar lo que piensa la comunidad Fusion. “Esta es la publicación del artículo de revisión. A esto le seguirá una cantidad significativa de trabajo que surgirá a través de la revisión por pares y la publicación”, dijo. “Ahora es el momento de crear asociaciones y colaboraciones e involucrar a los usuarios finales para construir el primer proyecto”.
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