Свръхгорещите въглеродни батерии обещават супер евтино съхранение на топлина и енергия

Подкрепената от Бил Гейтс стартираща компания Antora Energy се готви да пусне контейнеризирана, модулна топлинна батерия, предназначена да съхранява възобновяема енергия на възможно най-ниска цена – след това да я освобождава ефективно като електричество или топлина за промишлен процес.

Всичко е в името на декарбонизирането на тежката промишленост – работа, която просто трябва да се свърши, и трудна, като се има предвид непостоянният характер на възобновяемата енергия. За фабриките е лесно да работят 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, когато има налично изкопаемо гориво за генериране на необходимата топлина, но какво да кажем, когато слънцето не грее?

Писали сме и преди за топлинните батерии „тухлен тостер“ на Rondo, които предлагат решение: използвайте евтина възобновяема енергия, за да загреете обикновени стари глинени тухли в изолирани контейнери, след което възстановете тази енергия според нуждите на около една пета от цената на химикал батерия, под формата на технологична топлина при до 1500 °C (2700 °F). Използвайки евтини, изобилни материали, Rondo се надява да внедри това решение в колосален мащаб, с не по-малка цел от намаляване на глобалните емисии на CO2 с 15% в рамките на 15 години.

Antora вярва, че нейната въглеродна система може да бъде дори по-евтина и по-полезна. По-полезен както защото е по-горещ, способен да доставя топлина над 2000 °C (3632 °F), така че е незабавно подходящ за огромни промишлени сегменти като производството на стомана. И тъй като енергията може също да бъде възстановена като електричество чрез суперефективни термофотоволтаични панели.

Съоснователят и главен изпълнителен директор Андрю Понек обясни избора на въглеродни блокове на Antora а Среден постно по същество:

• Като отпадъчен продукт от няколко други промишлени процеси и често използван материал за металообработващата промишленост, тези блокове се предлагат в практически неограничени количества чрез добре установени вериги за доставки
• „Сред най-евтините налични материали за насипно съхранение на топлина“, с цена на материалите около 1 щатски долар/kWh – около 50 пъти по-евтино от литиево-йонните батерии
• Те са нетоксични, без конфликти и не причиняват проблеми на околната среда в твърда форма
• Високата топлопроводимост и високата механична якост, която се увеличава с нагряването, дава на твърдия въглерод способността бързо да абсорбира големи количества енергия
• Блоковете остават твърди при над 3000 °C (5432 °F), приблизително два пъти повече от температурата, при която стоманата се топи, заобикаляйки много проблеми, открити с разтопени соли и други течни среди за съхранение на топлина
• Високата енергийна плътност прави тези въглеродни блокове лесни за транспортиране и дава на топлинните батерии на Antora малък отпечатък на място
• Те са съвместими с приложения с ултрависока температура

Antora Energy

“Последното предимство на екстремната температурна стабилност на въглерода е свързано с преноса на топлина”, пише Ponec. „Лъчистият топлопренос е пропорционален на температурата на обекта източник, повишен на четвърта степен (T4), така че ако удвоите температурата, вие увеличавате радиационния топлопренос 16 пъти. Това е мощен коефициент на мащабиране! Резултатът е, че при температури над 1500 °C преносът на топлина работи напълно различно, отколкото сме свикнали при стайна температура. Радиацията доминира над проводимостта и конвекцията. Например при 2000 °C над 99% от преноса на топлина става чрез светлина, а не чрез проводимост и конвекция. “

По този начин системата на Antora използва топлинното сияние от своите въглеродни тухли, използвайки светлинно лъчение, което Ponec описва като „много по-просто, по-евтино и по-надеждно от алтернативите“. Ако клиент иска енергията обратно като топлина, системата ще загрее тръби, съдържащи пара, горещ въздух или някакъв друг технологичен флуид, който може да бъде прекаран около съоръжението, където е необходима топлина.

Ако клиентът иска електричество, Antora може да преобразува топлината, за да го осигури. „Ние го осветяваме върху модифицирани фотоволтаични панели (подобни на слънчеви панели), за да генерираме електричество“, обясни Понец. „Нашият екип разработи чупещ световен рекорд топлинен двигател в твърдо състояние, който преобразува лъчиста топлина в електричество само с няколко микрометра материал и без движещи се части. Това е история за друг ден, но засега нека просто кажем, че е доста полезно е да имате компактно, енергоемко, мащабируемо и ефективно устройство, способно да преобразува топлина в електричество!”

Antora Energy

Това ни кара да мислим за революционна термофотоволтаична (TPV) клетка от MIT, за която писахме миналата година, способна да преобразува топлина в електричество при нива на ефективност около 40% – значително по-добре от скромната парна турбина, която е средно по-близо до 35%. Наистина участващите изследователи споменаха базирана на графит система за съхранение и възстановяване на топлина като една от основните си цели.

Тъй като Antora също е част от MIT, ние се чудехме дали наистина може да е този TPV топлинен двигател, който се използва в системата за въглеродна топлинна батерия на Antora. Но не, изглежда, че използва различна TPV клетка от галиев индиев арсенид, разработена от отделен екип, с ефективност, която е демонстрирана на 38,8% в статия, публикувана миналия ноември в списанието Джаул.

Антора каза Новини от MIT че вече е отворен a производствено съоръжение за тези TPV клетки – най-голямата подобна фабрика в света, с проектиран капацитет от 2 MW клетки годишно. Работи върху промишлени проекти в диапазона 30-60 MW в Съединените щати, като очаква да види инсталациите за въглеродни батерии да бъдат пуснати онлайн от около 2025 г. и компанията се надява да мащабира агресивно.

Въглеродните топлинни батерии са контейнеризирани, така че могат да бъдат сглобени в централен завод и лесно изпратени до обекта, където клиентите могат да инсталират толкова, колкото им е необходимо в модулна формация.

източник: Antora Energy