Pour les aficionados de l’énergie de fusion, atteindre le « seuil de rentabilité » est en quelque sorte un Saint Graal : le point auquel une réaction de fusion produit plus d’énergie qu’il n’en fallait pour l’enflammer. Une seule expérience scientifique, celle du National Ignition Facility, a réussi cet exploit, et il a fallu plus d’une décennie pour peaufiner le système pour obtenir ce résultat monumental.
« Le jour du résultat du NIF était, évidemment, ce résultat scientifique incroyablement célébré. Ils méritent tous un prix Nobel », a déclaré à TechCrunch Benj Conway, co-fondateur et PDG de Zap Energy. « Mais vous savez, le lendemain, la question est, eh bien, et alors ? Et ensuite ?
Et même si le NIF a réussi à améliorer son premier résultat, son dispositif est plutôt dans une impasse. Il s’agissait de sonder les limites de la physique, et non de vendre de l’électricité au réseau.
Pour une startup comme Zap, « et alors » doit avoir une meilleure réponse.
La réponse de Zap, jusqu'à présent, est un nouvel appareil qu'elle appelle Century, pour lequel elle a récemment levé une série D de 130 millions de dollars. Après avoir gardé Century secret pendant plusieurs mois, la startup a donné un aperçu de TechCrunch sous le capot, partageant des détails exclusifs sur son fonctionnement. et ce qu'il espère apprendre en l'utilisant.
Zap adopte une approche unique de la puissance de fusion connue sous le nom de pincement en Z stabilisé par flux cisaillé. Au lieu d’utiliser des aimants ou des lasers pour presser le plasma, il envoie un éclair d’électricité à travers un flux de plasma. Ce courant génère un champ magnétique qui comprime le plasma – le pincement – et aboutit à une fusion. L'entreprise étudiait le phénomène grâce à une série d'appareils dans ses installations de l'État de Washington.
Mais Century n'est pas simplement un autre banc d'essai en physique, a déclaré Conway.
« Nous ne nous concentrons pas uniquement sur la physique, mais également sur l’ingénierie des systèmes. Nous ne sommes pas seulement une entreprise de physique des plasmas. Nous développons toutes les technologies clés dont nous aurons besoin pour réaliser une fusion commerciale. Nous pensons que faire tout cela en parallèle – tout ensemble, tout en même temps – est le moyen le plus rapide de réellement livrer un produit commercial », a-t-il déclaré. « Le siècle en est l'incarnation. »
Le dispositif de démonstration mesure environ un étage et demi de haut et la chambre de réaction à l’intérieur a la taille d’un chauffe-eau domestique. Au total, les composants clés occupent autant d'espace qu'un bus à impériale, et Zap pense que son module à l'échelle commerciale, qui devrait produire 50 mégawatts d'électricité, occupera une empreinte similaire.
Pour rester sur la bonne voie vers une centrale électrique commerciale, Zap doit franchir trois étapes : premièrement, il doit être capable de générer des impulsions haute tension fréquemment et en continu. Quelques semaines après sa mise en service cet été, Century a émis 1 080 impulsions consécutives. Jusqu'ici, tout va bien.
La prochaine étape consistera à démontrer la technologie au ministère de l'Énergie, en faisant fonctionner l'appareil pendant plus de deux heures en tirant à dix secondes d'intervalle pour générer au moins 1 000 impulsions de plasma. En fin de compte, pour fonctionner comme une centrale électrique commerciale, le réacteur de Zap devra déclencher 10 impulsions par seconde pendant des mois.
Une fois que Century aura terminé la démonstration pour le ministère de l’Énergie, l’équipe entourera la chambre de réaction avec du bismuth liquide. Le métal en fusion protégera d’autres parties de l’appareil tout en absorbant la chaleur qui, dans une mise en œuvre commerciale, pourra être utilisée pour produire de l’électricité. Century sera capable de contenir plus d'une tonne de métal liquide, mais lorsque la boucle sera installée pour la première fois en novembre, elle commencera avec 70 kg.
Enfin, l’entreprise doit s’assurer que ses électrodes, les pièces qui génèrent les impulsions électriques, peuvent résister à la chaleur et aux particules libérées par chaque réaction de fusion. Ces parties ne dureront pas éternellement ; toutes les centrales électriques commerciales doivent subir une maintenance à un moment donné. La question est généralement de savoir à quelle fréquence et pendant combien de temps. Zap doit s’assurer que ses parties les plus vulnérables peuvent durer suffisamment longtemps pour avoir un sens financier pour les producteurs d’électricité.
D'ici l'année prochaine, l'entreprise augmentera la quantité d'électricité fournie à la chambre de réaction jusqu'à ce qu'elle atteigne 100 kilowatts. En cours de route, Conway s'attend à ce que l'entreprise réorganise le Century petit à petit. « Même si Century est une plateforme, un nom, il y a plusieurs générations en son sein », a-t-il déclaré. « Nous itérons dans les itérations. »
Si Century fonctionne comme prévu, « j'espère que nous allons bien construire une démo au cours de cette décennie », a déclaré Conway. Et si tout se passe bien, des centrales électriques commerciales devraient suivre au début des années 2030.
Cela fait beaucoup de « si », ce que reconnaît Conway. « Je suis convaincu que lorsque nous inaugurons notre première centrale électrique et que nous réfléchissons aux problèmes les plus difficiles que nous avons dû résoudre au cours des cinq dernières années, je suppose que la physique des plasmas et le gain sont sur la liste. Mais je parie qu'il y a aussi beaucoup d'autres choses sur la liste.
Ces « autres choses » pourraient être ce qui fait ou défait la puissance de fusion commerciale.
« La fusion doit rivaliser avec d’autres moyens de produire de l’électricité et de la chaleur. Si les centrales à fusion coûtent beaucoup plus cher que les autres moyens de produire de l’électricité, elles ne seront pas nombreuses. Il y en a peut-être un que nous emmenons à nos enfants et que nous montrons lors d'une sortie scolaire, et c'est tout », a déclaré Conway. « L'aspect économique de ces choses va vraiment compter. »
