Fusionsenergie birgt das Potenzial, Billionen-Dollar-Energiemärkte grundlegend zu verändern. Um dies zu erreichen, müssen Startups in diesem Sektor jedoch beweisen, dass ihre Konzepte nicht nur funktionsfähig, sondern auch wirtschaftlich tragfähig sind. Die Herausforderung ist enorm, insbesondere da die riesigen Magnete und Laser, die in vielen Reaktoren zum Einsatz kommen, mit submillimetergenauer Präzision installiert werden müssen.
In diesem komplexen Umfeld ist das Startup Thea Energie Es präsentiert einen bahnbrechenden Vorschlag: einen pixelbasierten Reaktor und eine fortschrittliche Steuerungssoftware, die Energie erzeugen kann, ohne ein unerreichbares Maß an mechanischer Perfektion zu erfordern.
Profil: Thea Energy
Thea Energy ist ein Fusionstechnologieunternehmen, das einen neuartigen Stellarator auf Basis eines Flachspulensystems und fortschrittlicher Softwaresteuerung entwickelt. Ziel ist es, den Bau und Betrieb von Fusionskraftwerken drastisch zu vereinfachen und sie dadurch wirtschaftlicher und schneller als herkömmliche Anlagen zu realisieren.
- Hauptsitz: Princeton, New Jersey, USA
- Stiftung: © 2022 von Brian Berzin und David Gates.
- Wichtigste Investoren: Prelude Ventures, Lowercarbon Capital, Safar Partners, 11.2 Capital, Collaborative Fund.
- Web: Besuchen Sie die offizielle Website
- Sozial: Starke soziale Bindungen machen Menschen glücklicher. Wir möchten unsere Kollegen dazu anregen, auch bei der Arbeit soziale Kontakte zu knüpfen. LinkedIn | X (Twitter)
Eine Lösung für Unvollkommenheit
„Zunächst einmal muss es gar nicht so perfekt sein“, sagt Brian Berzin, Mitgründer und CEO von Thea Energy. „Wir haben eine Methode, um Fehler im Hintergrund zu eliminieren.“ Diese softwaregesteuerte Fehlertoleranz könnte Thea einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil verschaffen. Fusionskraftwerke versprechen zwar Gigawattstunden sauberer Energie, doch hohe Material- und Baukosten gefährden ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber Solar- und Windenergie. Theas Ansatz – erst bauen, dann per Software optimieren – könnte die Gesamtkosten der Fusionsenergie drastisch senken.
Kernpunkt
Das Steuerungssystem von Thea Energy kann Herstellungs- und Installationsfehler der Magnete aktiv kompensieren, wodurch die Notwendigkeit extremer und kostspieliger mechanischer Präzision entfällt.
Die Neuerfindung des Stellarators
Thea baut eine einzigartige Version des Stellarators, eines Reaktortyps, der mithilfe komplexer Magnetfelder überhitztes Plasma einschließt. Anders als bei der Trägheitsfusion, bei der Brennstoffpellets mit Lasern komprimiert werden, ist die magnetische Einschließung der Kern des Stellarators.
Was ist ein Stellarator?
Ein Stellarator ist eine Anlage zur magnetischen Fusionsforschung, die die zur Plasmaeinschließung notwendigen Felder ausschließlich mit externen Spulen erzeugt. Im Gegensatz zu Tokamaks (die ringförmig sind), welche einen hohen Stromfluss durch das Plasma benötigen, weisen Stellaratoren komplexere und verschlungene Formen auf, was sie zwar prinzipiell stabiler, aber auch deutlich schwieriger und teurer in der Herstellung macht.
Herkömmliche Stellaratoren verwenden Magnete mit organischen und komplexen, fast an Dalí erinnernden Formen, die sich nur schwer in der Massenproduktion realisieren lassen. Thea löst dieses Problem mit einem Design, das ein Dutzend großer Magnete und Hunderte kleinerer, identischer supraleitender Magnete in Arrays anordnet. Diese Anordnung erzeugt einen sogenannten „virtuellen“ Stellarator, bei dem eine Software jeden Magneten einzeln steuert, um das präzise und komplexe Magnetfeld zu erzeugen, das benötigt wird.
Schnelle Iteration und Stresstests
Dieser modulare Ansatz hat es Thea ermöglicht, das Magnetdesign in den letzten zwei Jahren über 60 Mal zu optimieren. „Die meisten Fusionsunternehmen arbeiten mit Magneten in der Größe von Autos, die 20 Millionen Dollar kosten und deren Herstellung zwei Jahre dauert“, erklärt Berzin. Die Möglichkeit, mit kleineren, standardisierten Komponenten zu arbeiten, beschleunigt den Entwicklungszyklus erheblich.
Um ihr Steuerungssystem zu validieren, baute das Team ein 3x3-Magnetfeld und unterzog es extremen Tests. „Wir haben einen Magneten absichtlich um mehr als einen Zentimeter verstellt. Es war für uns sehr schwierig, ihn so fehlerhaft herzustellen“, sagt Berzin. Sie testeten Supraleiter von fünf verschiedenen Herstellern, darunter auch absichtlich defektes Material. In jedem Szenario konnte das Steuerungssystem – sowohl das physikalisch basierte als auch das KI-gestützte, mittels Reinforcement Learning trainierte – die Defekte ohne menschliches Eingreifen erkennen und kompensieren.
Helios: Kennzahlen eines kommerziellen Kraftwerks
Der Entwurf des finalen Reaktors von Thea, Helios genannt, sieht die Verwendung von 12 großen externen Magneten vor (ähnlich denen eines Tokamaks wie dem in Commonwealth-Fusionssysteme) für den Haupteinschluss und 324 kleinere kreisförmige Magnete im Inneren, um die Form des Plasmas präzise anzupassen.
Die Leistungsprognosen für Helios sind beeindruckend und stellen es auf eine Stufe mit den zuverlässigsten Kraftwerken von heute.
Fahrplan zur Fusion
Obwohl Helios das Endziel darstellt, muss das Unternehmen zunächst Eos entwickeln, ein kleineres Gerät, um die grundlegenden wissenschaftlichen Prinzipien des Konzepts zu testen. Die Strategie besteht darin, parallel vorzugehen und an der Entwicklung von Helios zu arbeiten, während Eos gebaut wird – ein Ansatz, der dem der Konkurrenz ähnelt.
Wichtige Chronologie
| 2026 | Bekanntgabe des Standorts für den Bau des Eos-Prototyps. |
| ~ 2030 | Inbetriebnahme und Betrieb des Eos-Prototyps zur Validierung der physikalischen Grundlagen des Konzepts. |
| Parallel | Beginn der Ingenieur- und Planungsarbeiten für das kommerzielle Kraftwerk Helios. |
Mit der Veröffentlichung der Konstruktionsdetails hoffen Berzin und sein Team auf Feedback aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft und wollen die notwendigen Partnerschaften knüpfen. „Jetzt ist der richtige Zeitpunkt, um Partnerschaften und Kooperationen aufzubauen und Endnutzer in den Bau des ersten Geräts einzubinden“, so sein Fazit.
