A startup de fusão Helion está desenvolvendo novos semicondutores que poderiam dobrar a produção de suas usinas de energia
A startup de fusão Helion recebeu US$ 175 milhões em financiamento federal para pesquisar, desenvolver e fabricar semicondutores avançados e eletrônicos de potência para suas usinas de energia de fusão, anunciou a empresa na quinta-feira.
Atualmente, esses dispositivos perdem cerca de 5% a 10% da eletricidade que flui através deles. Embora essas perdas pareçam pequenas, elas podem se acumular em um sistema complexo como o da Helion.
“Se conseguirmos reduzir essa perda pela metade, isso representará o dobro da potência gerada pelo sistema de fusão”, disse ao TechCrunch David Kirtley, cofundador e CEO da Helion.
A Helion tem corrido para concluir sua primeira usina, a Orion, a tempo de cumprir o prazo de 2028 para fornecer eletricidade da rede para a Microsoft. O financiamento da premiação ajudará a Helion a construir capacidade automatizada de módulos de semicondutores, empacotamento e testes para abastecer a máquina de fusão que está atualmente em construção.
A nova linha de produção, a ser construída no estado de Washington, será a primeira nos EUA a fabricar uma classe de semicondutores usada não apenas em energia de fusão, mas também na manufatura, tratamento de águas residuais, medicina e defesa.
“Não há fabricantes nos EUA atualmente que façam isso”, disse Kirtley. “Isso viabiliza absolutamente ir de zero a 100 para semicondutores avançados, de alta tensão e pulsados aqui nos Estados Unidos.”
A concessão de três anos foi feita pelo Departamento de Comércio sob a Lei CHIPS, uma lei da era Biden que busca impulsionar a pesquisa, o desenvolvimento e a fabricação de módulos de semicondutores nos EUA. Além do financiamento federal, a Helion também anunciou um novo investimento privado de US$ 50 milhões, embora não tenha divulgado o investidor. No total, a Helion já arrecadou mais de US$ 3,2 bilhões, tornando-se a segunda startup de fusão mais bem financiada.
Mais de US$ 100 milhões serão reservados para P&D de semicondutores e empacotamento avançado no estado de Washington, enquanto aproximadamente US$ 80 milhões apoiarão os esforços de P&D em Vermont para ferramentas avançadas de semicondutores, design e desenvolvimento de processos com a GlobalFoundries, disse Kirtley ao TechCrunch. Separadamente, a GlobalFoundries recebeu mais de US$ 80 milhões do governo federal para avançar na fabricação de semicondutores de nitreto de gálio, um tipo amplamente utilizado em eletrônicos de potência.
Kirtley reconheceu que a P&D financiada pela concessão não chegará à Orion a tempo para o lançamento — os contratos federais podem levar meses para serem negociados —, mas ele disse que eles prometem ajudar a melhorar a eficiência de usinas subsequentes da Helion, o que aumentaria sua competitividade em mercados de eletricidade acirrados.
A eficiência dos semicondutores é fundamental para a abordagem da Helion em relação à fusão, que coleta eletricidade diretamente das reações de fusão em vez de usá-las para aquecer vapor para girar uma turbina.
A startup está desenvolvendo um reator conhecido como configuração de campo invertido. O combustível de fusão é injetado em ambas as extremidades de uma câmara em formato de ampulheta, onde é aquecido para formar um plasma. Os plasmas são então acelerados um em direção ao outro usando campos magnéticos. Quando eles colidem, outro campo magnético comprime ainda mais a bola, elevando a temperatura para mais de 100 milhões de graus Celsius.
Nessas temperaturas e pressões, os átomos no combustível de fusão começam a se fundir, liberando energia no processo e empurrando o plasma para fora. Essa força empurra contra o campo magnético, e essa energia é capturada pelos ímãs e capacitores e transformada em eletricidade — pense em como um carro híbrido ou elétrico recarrega a bateria usando motores elétricos para desacelerar o veículo.
A Helion afirma que essa abordagem, conhecida como conversão direta de energia, ajudará futuros reatores a produzir mais energia do que precisam para operar, um marco que qualquer usina de fusão deve alcançar para ser comercialmente viável. Eletrônicos de potência eficientes são uma parte fundamental do processo.
“Uma das partes viabilizadoras da nossa tecnologia que nos permite fazer essa recuperação direta de eletricidade — colocando eletricidade na fusão e com altíssima eficiência, recuperando-a em alta velocidade — é o semicondutor moderno”, disse Kirtley. “Vamos levar isso para o próximo nível aqui, aumentar a eficiência.”
O setor de energia não é o único lugar onde os eletrônicos de potência avançados podem ter impacto. Os veículos elétricos representam o uso mais amplo hoje. Os eletrônicos de consumo também podem se beneficiar, embora lá as demandas de tamanho e energia sejam menores do que as da Helion.
A indústria de defesa provavelmente será outra beneficiária. As armas de energia ganharam novo interesse à medida que os drones invadiram os campos de batalha e sobrecarregaram as armas de defesa aérea existentes. Bill Frauenhofer, que lidera o investimento e a inovação em semicondutores no Departamento de Comércio, reconheceu em um comunicado à imprensa que a concessão ajudará a “converter e fornecer energia para aplicações críticas em defesa, transmissão de rede e geração avançada de energia”.
Apesar do potencial para contratos de defesa, Kirtley disse que a Helion continua focada em fornecer energia para a rede elétrica. “Abastecimento de energia doméstica, segurança nacional por meio do domínio energético e segurança energética — esse é o nosso foco principal”, afirmou.
