Helion chce podwoić moc elektrowni fuzyjnych dzięki nowym półprzewodnikom
By Paweł Lisowski
Spis treści
Helion otrzymał 175 mln dolarów federalnego finansowania na opracowanie i produkcję zaawansowanych półprzewodników oraz układów energoelektroniki dla elektrowni fuzyjnych. Firma przekonuje, że ograniczenie strat energii w tych elementach może w przyszłości znacząco zwiększyć moc jej instalacji.
Obecnie układy mocy tracą około 5–10 proc. przepływającej przez nie energii. W rozbudowanym systemie, takim jak reaktor fuzyjny, straty na kolejnych etapach mogą się sumować. David Kirtley, współzałożyciel i dyrektor generalny Helion, powiedział TechCrunch, że zmniejszenie tej straty o połowę oznaczałoby — według szacunków firmy — nawet dwukrotny wzrost mocy wyjściowej całego układu. To deklaracja projektowa, a nie wynik działającej elektrowni.
Finansowanie z CHIPS Act i nowa linia produkcyjna
Trzyletnia nagroda została przyznana przez Departament Handlu USA w ramach CHIPS Act. Ponad 100 mln dolarów ma wesprzeć badania nad półprzewodnikami i zaawansowanym pakowaniem w stanie Waszyngton, a około 80 mln — prace w Vermont nad narzędziami, projektem i procesem produkcji, prowadzone we współpracy z GlobalFoundries. Helion poinformował również o prywatnej inwestycji w wysokości 50 mln dolarów, bez ujawniania inwestora.
Planowana linia w Waszyngtonie ma automatyzować montaż modułów, pakowanie i testowanie wysokonapięciowych, impulsowych układów półprzewodnikowych. Według firmy będzie to pierwsza amerykańska linia tego rodzaju. Takie podzespoły mogą znaleźć zastosowanie także poza fuzją — między innymi w samochodach elektrycznych, przemyśle, uzdatnianiu wody, medycynie, obronności i przesyle energii.
Nowe prace nie mają jednak zdążyć na start pierwszej elektrowni Heliona. Firma buduje w stanie Waszyngton instalację Orion, która ma rozpocząć pracę w 2028 roku i dostarczać Microsoftowi co najmniej 50 MW energii na podstawie umowy podpisanej w 2023 roku. Finansowany projekt ma przede wszystkim poprawić sprawność kolejnych elektrowni.
Dlaczego elektronika jest kluczowa dla koncepcji Heliona
Helion rozwija reaktor wykorzystujący konfigurację odwróconego pola (FRC). W jego impulsowym cyklu plazma jest formowana, łączona i ściskana przez pola magnetyczne. Temperatura plazmy przekracza 100 mln stopni Celsjusza, a energia z jej rozszerzania ma być odzyskiwana bezpośrednio w postaci prądu.
To odróżnia rozwiązanie Heliona od klasycznej elektrowni, w której ciepło podgrzewa wodę, para napędza turbinę, a generator wytwarza energię elektryczną. W koncepcji Heliona zmienne pole magnetyczne indukuje prąd, który trafia do kondensatorów i układów mocy. Firma opisuje ten mechanizm jako odpowiednik hamowania rekuperacyjnego w samochodzie elektrycznym.
Helion podaje, że jego prototyp Polaris ma już układ bezpośredniego odzysku energii, a dane z tej maszyny mają pomóc w projektowaniu Oriona. Jednocześnie komercyjna elektrownia pozostaje projektem w budowie: sprawność układów półprzewodnikowych jest tylko jednym z warunków, które trzeba spełnić, aby elektrownia wytwarzała więcej energii, niż zużywa na pracę własną.
Znaczenie projektu wykracza więc poza samą fuzję. Wysokonapięciowa energoelektronika może poprawiać sposób konwersji i dostarczania energii w sieci, pojazdach elektrycznych oraz systemach przemysłowych. Na dziś najważniejszym testem dla Heliona pozostaje jednak uruchomienie Oriona i potwierdzenie w praktyce, że bezpośrednia konwersja energii może działać w skali komercyjnej.
Źródła
Autor Artykułu
Paweł Lisowski
Paweł Lisowski - pasjonat technologii, komputerów i internetu. Od wielu lat śledzi rozwój sprzętu i oprogramowania, testuje nowe rozwiązania i dzieli się wiedzą z czytelnikami. Zafascynowany wpływem technologii na codzienne życie, tworzy praktyczne poradniki i inspiruje do świadomego korzystania z cyfrowego świata.