Prywatna firma fuzyjna, Helion Energy, zamierza zbudować elektrownię fuzyjną o mocy dostarczania energii elektrycznej do Microsoftu w ciągu najbliższych 5 lat. Helion Energy dostarcza energię fuzyjną masom, a Microsoft niedawno podpisał umowę z firmą na zakup 50 MW energii do 2028 r., która zasili około 40,000 XNUMX gospodarstw domowych.
Sam Altman zainwestował również 375 milionów dolarów w firmę w listopadzie 2021 r. i jest entuzjastycznie nastawiony do potencjału firmy. Mimo że produkcja energii z fuzji jest trudna, firma robi dobre postępy, a jej 6. prototyp ma przekroczyć maksymalną temperaturę, aby wytwarzać energię elektryczną dokładniej. Ponadto dyrektorzy firmy uważają, że jest ona bardziej niezawodna niż energia słoneczna i wiatrowa.
Helion Energy próbuje zbudować elektrownię fuzyjną, która w ciągu pięciu lat będzie w stanie zapewnić Microsoftowi wystarczającą ilość energii elektrycznej . W maju Microsoft zawarł z Helion umowę na zakup 50 megawatów energii do 2028 roku . To wystarczy do zaopatrzenia w energię elektryczną około 40 000 gospodarstw domowych.
Sam Altman , prezes OpenAI , interesuje się potencjałem energii termojądrowej i Helionem. Wcześniej powiedział, że jest niezwykle podekscytowany tym, co się tam wydarzy. W listopadzie 2021 roku Altman poprowadził rundę finansowania serii E firmy, inwestując 375 milionów dolarów.
Scott Krisiloff , dyrektor ds. biznesowych w Helion Energy, powiedział w wywiadzie: „Energia pochodząca z fuzji jądrowej może być wykorzystywana do zasilania centrów danych, które zużywają duże ilości energii elektrycznej”.
Chociaż potencjał i zobowiązania dotyczące energii fuzyjnej są wysokie, jej produkcja jest niezwykle trudnym zadaniem. Osiągnięcie temperatury wymaganej do generowania energii elektrycznej w wyniku fuzji jest szczególnie trudne. Według Helion jest to pierwsza prywatna firma fuzyjna, która opracowała technologię zdolną do osiągnięcia takiej temperatury.
Krisiloff powiedział: „Wraz ze wzrostem naszej populacji i zapotrzebowaniem na więcej informacji oraz lepszą łącznością z internetem, rosną również nasze potrzeby energetyczne. Helion pracuje obecnie nad swoim siódmym prototypem, Polaris, który ma zostać ukończony w 2024 roku i będzie pierwszym, który będzie wytwarzał energię elektryczną z fuzji”.
„Fuzja to coś, z czego korzystamy każdego dnia; cała nasza energia w jakiś sposób pochodzi z fuzji. Ale nigdy nie udało nam się jej wykorzystać na Ziemi w sposób umożliwiający produkcję energii elektrycznej” – dodał Krisiloff.
Jak powstaje energia fuzyjna?
Energia syntezy jądrowej jest generowana w 40-metrowej rurze. Gdy dwa atomy stykają się ze sobą i tworzą jeden atom, następuje synteza energii syntezy jądrowej. Za pomocą akceleratora plazmowego Helion deuter jest syntezowany w celu wytworzenia helu-3.
Deuter to forma wodoru występująca w wodzie, a hel-3 jest używany do reakcji, która jest następnie umieszczana w 40-metrowej rurze. Tam materiały są sprężane do temperatury 100 milionów stopni Celsjusza.
Według Krisiloffa to idealne warunki do produkcji energii elektrycznej. Trenta to szósty i najnowszy prototyp Heliona, który jest w stanie przekroczyć limit temperatury 100 milionów stopni Celsjusza. Według Krisiloffa: „To jeden cykl pracy maszyny, a następnie powtarza się ją wielokrotnie, aby uzyskać więcej energii”.
W jaki sposób fuzja jest lepszym źródłem energii niż energia słoneczna i wiatrowa?
Krisiloff wyjaśnił: „Energia syntezy jądrowej jest obiecująca, ponieważ istnieją liczne źródła paliwa, z których mogłaby ona korzystać. Paliwo pochodzi z wody w postaci deuteru, który występuje obficie na Ziemi. Kolejną zaletą syntezy jądrowej jest jej bezpieczeństwo w porównaniu z innymi formami energii, takimi jak energia jądrowa czy rozszczepienie, które jest reakcją łańcuchową. Oznacza to, że jeśli coś się stanie z maszyną wytwarzającą energię syntezy jądrowej, natychmiast się wyłączy”.
Według Krisiloffa, w porównaniu do tradycyjnych metod rozszczepienia, w fuzji powstaje tylko ograniczona ilość odpadów. Powiedział również, że według Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej część tych odpadów jest radioaktywna i może pozostać w takim stanie przez miliony lat.
Helion Energy dostarcza energię z syntezy jądrowej masowo, a energia z syntezy jądrowej generuje najmniejszą emisję CO2 i wymaga najniższego zapotrzebowania na energię elektryczną. Jest gęstsza niż inne czyste źródła energii. Oznacza to, że proces ten nie wymaga dużej przestrzeni ani gruntów i może odbywać się w ograniczonej przestrzeni. Ponadto, energia z syntezy jądrowej jest skuteczniejsza niż energia wiatrowa i słoneczna oraz bardziej niezawodna, ponieważ nie jest narażona na ekstremalne warunki pogodowe.
Czym podejście firmy Helion do fuzji różni się od podejścia innych?
Według założycieli Helion fuzja nie powinna być uważana za fundamentalną przeszkodę fizyczną. Powinna być postrzegana jako wyzwanie inżynieryjne, które można pokonać poprzez rozwój, testowanie i udoskonalanie systemów i podsystemów fuzyjnych. Świeże podejście do fuzji można osiągnąć, jeśli nadamy priorytet naszemu ostatecznemu celowi, którym jest generowanie czystej, bezpiecznej i obfitej energii elektrycznej.
Podejście Heliona wyróżnia się na tle innych metod fuzji na trzy istotne sposoby:
- Firma wykorzystuje impulsowy system fuzji bezzapłonowej, który pomaga jej pokonać najtrudniejsze wyzwania fizyczne. Ta technika sprawia, że urządzenie fuzyjne jest małe i pozwala na dostosowanie mocy wyjściowej w razie potrzeby.
- Ich system został zaprojektowany specjalnie do odzyskiwania energii elektrycznej. System ten wydajnie odzyskuje całą niewykorzystaną i świeżą energię elektromagnetyczną, podobnie jak hamowanie regeneracyjne działa w pojeździe elektrycznym. Inne systemy fuzyjne tracą energię, gdy woda jest podgrzewana w celu wytworzenia pary zasilającej turbinę.
- Używają deuteru i helu-3 (D-³He) jako paliwa. Hel-3 jest paliwem o wyższej liczbie oktanowej i czystszym, a dzięki temu system staje się bardziej kompaktowy i wydajny.
Skąd Helion będzie pozyskiwać hel-3?
Firma produkuje hel-3 poprzez fuzję deuteru w swoim akceleratorze plazmowym, wykorzystując opatentowany, wysoce wydajny zamknięty cykl paliwowy. Niezwykle rzadki izotop helu-3, który trudno znaleźć na naszej planecie, jest kluczowy w komputerach kwantowych i ma kluczowe znaczenie dla ważnych celów obrazowania medycznego.
Wcześniej naukowcy myśleli nawet o wydobyciu helu-3 z Księżyca, ponieważ jest on tam dostępny w dużych ilościach. Jednak dzięki technologii Helion można uniknąć podróży kosmicznych.
Przeczytaj także: Czym jest średni koszt energii (LCOE)?
Dlaczego do fuzji potrzeba 100 milionów stopni Celsjusza?
Ziemia nie ma tak ogromnych rozmiarów i siły grawitacji jak słońce, co tworzy idealne warunki do fuzji. Dlatego naukowcy muszą ekstremalnie podgrzać plazmę, aby mogła zajść fuzja, nawet cieplejsza niż słońce. W tej sytuacji fuzja zachodzi szybciej.
100 milionów° Celsjusza jest zasadniczo uważane za minimalną temperaturę wymaganą do przeprowadzenia dużych ilości fuzji w celu wytwarzania energii elektrycznej na skalę komercyjną. Szósty prototyp Heliona, Trenta, osiągnął temperatury znacznie wyższe niż 9 keV , co odpowiada 104 milionom° Celsjusza.
Jak Helion wytwarza energię elektryczną w procesie fuzji?
Nasze urządzenie generuje energię elektryczną bez użycia ciepła do tworzenia pary lub bez konieczności stosowania kriogenicznych nadprzewodzących magnesów. Nasze podejście techniczne jest kluczowe, jeśli chodzi o komercjalizację energii elektrycznej generowanej przez fuzję przy znacząco niskich kosztach, ponieważ minimalizuje utratę wydajności.
Nasze urządzenie wykorzystuje plazmy FRC o wysokim współczynniku beta, które generują własne pole magnetyczne poprzez wewnętrzny prąd elektryczny . W rezultacie wytworzone pole magnetyczne naciska na cewki otaczające urządzenie. Plazmy FRC zderzają się i są ściskane przez magnesy w komorze fuzyjnej. Sprężanie plazmy powoduje jej wzrost temperatury i gęstości, co powoduje reakcje fuzji i zmiany strumienia magnetycznego.
Zmiana strumienia magnetycznego powoduje większy strumień magnetyczny w pobliskich magnesach, wytwarzając elektryczność w cewkach. Ten sam proces jest wyjaśniony przez prawo indukcji Faradaya. W ten sposób Helion Energy dostarcza energię fuzji masom w czystszy sposób.
Źródło: Helion Energy
