Pour construire une centrale à fusion, les ingénieurs sont obligés de faire des choix difficiles. Optent-ils pour une conception plus simple puis, pendant le fonctionnement, forcent-ils le plasma à se comporter de manière à ce qu’il ne s’éteigne pas ? Ou optent-ils pour une conception complexe, difficile à construire mais qui conduit à un plasma plus heureux ?
Et s’il existait un moyen de faire les deux ?
Thea Energy espère que « les deux » est la bonne réponse. La startup parie que les logiciels peuvent supplanter la précision de fabrication dans sa quête pour fournir une énergie de fusion fiable et peu coûteuse. Il a récemment levé une série A de 20 millions de dollars, a appris TechCrunch en exclusivité. Prelude Ventures a mené le cycle avec la participation de 11.2 Capital, Anglo American, Hitachi Ventures, Lowercarbon Capital, Mercator Partners, Orion Industrial Ventures et Starlight Ventures.
Il existe deux approches principales de la puissance de fusion : le confinement inertiel et le confinement magnétique. Le premier a fait la une des journaux fin 2022 pour avoir prouvé que la puissance de fusion nette positive n’était pas seulement de la science-fiction en utilisant des lasers massifs pour vaporiser une pastille de combustible de fusion.
Cependant, de nombreuses startups utilisent une variante de cette dernière. En confinement magnétique, le plasma en combustion est contenu par de puissants champs magnétiques produits par des supraconducteurs à haute température. Ces champs transforment le plasma en une forme parmi plusieurs : dans les tokamaks, les conceptions en forme de beignet utilisées par de nombreux grands projets de réacteurs, ces aimants doivent être construits avec une précision incroyable pour pouvoir contenir le plasma et le maintenir à la bonne température.
Dans les stellarateurs, les aimants doivent être encore plus précis, mais plusieurs startups privilégient cette conception car il est plus facile d’y obtenir un plasma stable. Les tokamaks sont souvent comparés aux beignets surélevés classiques ; J’aime considérer les stellarators comme des beignets à l’ancienne : de forme irrégulière, mais toujours un beignet dans l’âme.
L’ensemble du stellarateur se tord et tourne selon les exigences du plasma, calculées au préalable. La forme provient de leurs aimants intentionnellement déformés, et la fabrication correcte de chaque aimant nécessite beaucoup de savoir-faire en ingénierie et en fabrication, ce qui augmente les coûts.
L’équipe de Thea Energy voulait construire un stellarator, mais elle ne voulait pas s’occuper de tous ces tracas. Ils utilisent donc une approche développée au laboratoire de physique des plasmas de Princeton, qui consiste à habiller un réacteur en forme de beignet d’un ensemble d’aimants supraconducteurs à haute température, chacun contrôlé par un logiciel. En étendant et en rétractant les champs de différents aimants, le réseau peut faire en sorte que le plasma se comporte comme s’il se trouvait à l’intérieur d’un stellarateur plus complexe.
Bien entendu, rien de tout cela n’est simple. Rien dans la puissance de fusion n’est simple. « Nous n’avons pas éliminé la complexité ; nous n’avons pas éliminé la précision », a déclaré à TechCrunch Brian Berzin, co-fondateur et PDG de Thea Energy. « Mais ce que nous avons fait, c’est de retirer autant que possible du matériel et de l’intégrer aux systèmes de contrôle. »
Berzin compare la conception de son stellarateur à bobine planaire à un écran d’ordinateur. Chaque aimant est comme un pixel pouvant être contrôlé individuellement. Parce qu’ils créent une forme de stellarateur, avec sa stabilité inhérente, les ordinateurs qui les contrôlent n’auront pas besoin d’être exotiques. « Nous parlons de choses pour lesquelles vous n’avez même pas besoin de clusters de serveurs pour exécuter », a-t-il déclaré. « Aucun calcul en temps quasi réel n’est nécessaire. »
Thea pense que son approche est meilleure pour confiner le plasma que les conceptions concurrentes. « Un meilleur confinement serait d’un ordre de grandeur », a déclaré Berzin. « Vous pouvez créer un stellarateur plus précis que ce que vous pourriez avoir avec les bobines ondulées modulaires. »
L’approche modulaire devrait également accélérer le développement du système. L’entreprise fabrique actuellement des aimants à grande échelle dans son laboratoire de Jersey City. À titre de comparaison, les aimants qui formeront le tokamak de 64 pieds d’ITER sont assemblés dans un vaste entrepôt situé dans la campagne française. Les petits aimants de Thea peuvent être testés dans le même laboratoire, individuellement ou en petits réseaux qui imitent des parties de la conception finale.
« Nous pouvons itérer plusieurs générations en un an sans dépenser une somme d’argent exorbitante pour un seul matériel », a déclaré Berzin.
Thea prévoit de construire un réacteur pilote plus tard cette décennie et une centrale de démonstration à plus grande échelle, de 350 mégawatts, dans les années 2030. Au moment où son offre commerciale sera raccordée au réseau, elle espère produire de l’électricité à 50 dollars le mégawattheure. Selon Lazard, c’est exactement le bas de l’échelle où se situe aujourd’hui l’énergie solaire plus batterie. C’est aujourd’hui légèrement plus cher qu’une centrale électrique à cycle combiné au gaz et légèrement moins cher qu’une centrale au charbon. En d’autres termes, si Thea atteint son objectif, elle pourrait disposer d’une offre compétitive.
Comme toutes les startups de l’énergie de fusion, les mêmes mises en garde s’appliquent : la technologie est extrêmement difficile à maîtriser, si difficile que personne ne l’a encore fait à l’échelle commerciale. Une fois qu’ils l’auront fait, il s’agira de maîtriser les coûts afin que les réacteurs puissent rivaliser avec les énergies renouvelables et les batteries, dont les prix continuent de baisser. Il existe plusieurs façons de procéder, mais l’approche de Thea est suffisamment intelligente pour que cela puisse fonctionner. Le logiciel a réussi à conquérir de nombreuses autres industries. Pourquoi pas la fusion aussi ?