Ультра

Стартап Antora Energy, поддерживаемый Биллом Гейтсом, готовится выпустить контейнерную модульную тепловую батарею, предназначенную для хранения возобновляемой энергии с минимальными затратами, а затем эффективно высвобождать ее в виде электричества или тепла в промышленных процессах.

Все это делается во имя декарбонизации тяжелой промышленности – работы, которую просто необходимо выполнить, и сложной, учитывая непостоянный характер возобновляемых источников энергии. Заводам легко работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, когда есть ископаемое топливо для производства тепла по мере необходимости, но как насчет того, когда не светит Солнце?

Ранее мы писали о тепловых батареях Rondo «кирпичный тостер», которые предлагают решение: использовать дешевую возобновляемую энергию для нагрева обычных старых глиняных кирпичей в изолированных контейнерах, а затем восстанавливать эту энергию по мере необходимости примерно за одну пятую стоимости химического продукта. аккумулятор в виде технологического тепла при температуре до 1500 °C (2700 °F). Используя дешевые и доступные материалы, Рондо надеется внедрить это решение в колоссальных масштабах, преследуя цель сократить глобальные выбросы CO2 на 15% в течение 15 лет.

Antora считает, что ее система на основе углерода могла бы быть еще дешевле и полезнее. Более полезен, поскольку он более горячий и способен выделять тепло до температуры более 2000 °C (3632 °F), поэтому он сразу же актуален для огромных промышленных сегментов, таких как сталелитейное производство. А еще потому, что энергию также можно восстановить в виде электричества с помощью сверхэффективных термофотоэлектрических панелей.

Соучредитель и генеральный директор Эндрю Понец объяснил выбор Antora углеродных блоков в сообщении на Medium, но по сути:

«Последнее преимущество чрезвычайной температурной стабильности углерода связано с теплопередачей», — пишет Понец. «Радиационная теплопередача пропорциональна температуре исходного объекта, возведенной в четвертую степень (T⁴), поэтому, если вы удвоите температуру, вы увеличите радиационную теплопередачу в 16 раз. Это мощный коэффициент масштабирования! В результате получается, что при температурах При температуре выше 1500 °C теплообмен происходит совершенно иначе, чем мы привыкли при комнатной температуре.Излучение доминирует над проводимостью и конвекцией.Например, при 2000 °C более 99% теплопередачи происходит за счет света, а не за счет проводимости и конвекции. "

Таким образом, система Antora использует тепловое свечение углеродных кирпичей с помощью светового излучения, которое Понек описывает как «гораздо более простое, дешевое и надежное, чем альтернативы». Если заказчик хочет вернуть энергию в виде тепла, система будет нагревать трубы, содержащие пар, горячий воздух или какую-либо другую технологическую жидкость, которые можно пропустить по трубопроводу по всему предприятию там, где требуется тепло.

Если клиенту нужна электроэнергия, Antora может преобразовать тепло для его производства. «Мы светим им на модифицированные фотоэлектрические панели (похожие на солнечные панели) для выработки электроэнергии», — объяснил Понец. «Наша команда разработала твердотельный тепловой двигатель, побивший мировой рекорд, который преобразует лучистое тепло в электричество, используя материал толщиной всего несколько микрометров и не имея движущихся частей. Это история для другого дня, но сейчас давайте просто скажем, что это вполне полезно иметь компактное, мощное, масштабируемое и эффективное устройство, способное преобразовывать тепло в электричество!»

Это заставляет нас вспомнить о революционном термофотоэлектрическом элементе (TPV), разработанном Массачусетским технологическим институтом, о котором мы писали в прошлом году, способном преобразовывать тепло в электричество с уровнем эффективности около 40% – значительно лучше, чем скромная паровая турбина, средний показатель которой приближается к 35%. Действительно, участвующие исследователи упомянули систему хранения и рекуперации тепла на основе графита как одну из своих главных целей.

Поскольку Antora также является дочерним предприятием Массачусетского технологического института, мы задались вопросом, действительно ли это тепловой двигатель TPV, который используется в системе углеродных тепловых батарей Antora. Но нет, похоже, что он использует другой элемент TPV на основе арсенида галлия и индия, разработанный отдельной командой, с эффективностью, которая была продемонстрирована на уровне 38,8% в статье, опубликованной в ноябре прошлого года в журнале Joule.

Антора сообщила MIT News, что она уже открыла завод по производству этих элементов TPV – самый крупный завод такого типа в мире с проектной мощностью 2 МВт элементов в год. Компания работает над промышленными проектами мощностью 30–60 МВт по всей территории Соединенных Штатов, ожидая, что установки углеродных батарей будут введены в эксплуатацию примерно с 2025 года, и компания надеется на агрессивное масштабирование.