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Das von Bill Gates unterstützte Startup Antora Energy bereitet die Einführung einer containerisierten, modularen Wärmebatterie vor, die erneuerbare Energie zu möglichst geringen Kosten speichern und dann effizient als Strom oder industrielle Prozesswärme abgeben soll.

Alles geschieht im Namen der Dekarbonisierung der Schwerindustrie – eine Aufgabe, die einfach erledigt werden muss und angesichts der unregelmäßigen Natur erneuerbarer Energien eine schwierige Aufgabe ist. Für Fabriken ist es einfach, rund um die Uhr in Betrieb zu sein, wenn fossile Brennstoffe zur Verfügung stehen, um bei Bedarf Wärme zu erzeugen. Aber was ist, wenn die Sonne nicht scheint?

Wir haben bereits über Rondos „Ziegeltoaster“-Wärmebatterien geschrieben, die eine Lösung vorschlagen: Nutzen Sie billige erneuerbare Energie, um normale alte Lehmziegel in isolierten Behältern zu erhitzen, und gewinnen Sie diese Energie dann bei Bedarf zu etwa einem Fünftel der Kosten einer Chemikalie zurück Batterie, in Form von Prozesswärme mit bis zu 1.500 °C (2.700 °F). Unter Verwendung billiger, reichlich vorhandener Materialien hofft Rondo, diese Lösung in kolossalem Maßstab einsetzen zu können, mit dem Ziel, die globalen CO2-Emissionen innerhalb von 15 Jahren um 15 % zu reduzieren.

Antora glaubt, dass sein kohlenstoffbasiertes System noch billiger und nützlicher sein könnte. Nützlicher, weil es heißer ist und Wärme über 2.000 °C (3.632 °F) abgeben kann, sodass es für große Industriesegmente wie die Stahlherstellung sofort relevant ist. Und weil die Energie durch hocheffiziente Thermophotovoltaik-Module auch als Strom zurückgewonnen werden kann.

Mitbegründer und CEO Andrew Ponec erklärte Antoras Wahl der Kohlenstoffblöcke in einem mittleren Beitrag, aber im Wesentlichen:

„Der letzte Vorteil der extremen Temperaturstabilität von Kohlenstoff hängt mit der Wärmeübertragung zusammen“, schrieb Ponec. „Die Strahlungswärmeübertragung ist proportional zur Temperatur des Quellobjekts, erhöht auf die vierte Potenz (T⁴). Wenn Sie also die Temperatur verdoppeln, erhöhen Sie die Strahlungswärmeübertragung um das 16-fache. Das ist ein starker Skalierungsfaktor! Das Ergebnis ist, dass bei Temperaturen.“ Oberhalb von 1.500 °C funktioniert die Wärmeübertragung völlig anders, als wir es bei Raumtemperatur gewohnt sind. Strahlung dominiert vor Leitung und Konvektion. Beispielsweise erfolgt bei 2.000 °C über 99 % der Wärmeübertragung durch Licht, nicht durch Leitung und Konvektion. "

Das System von Antora nutzt somit das thermische Leuchten seiner Kohlenstoffsteine ​​mithilfe von Lichtstrahlung, was Ponec als „viel einfacher, billiger und zuverlässiger als die Alternativen“ beschreibt. Wenn ein Kunde die Energie als Wärme zurückgewinnen möchte, heizt das System Rohre mit Dampf, Heißluft oder einer anderen Prozessflüssigkeit auf, die überall in der Anlage verlegt werden können, wo Wärme benötigt wird.

Wenn der Kunde Strom wünscht, kann Antora die Wärme umwandeln, um diesen bereitzustellen. „Wir strahlen es auf modifizierte Photovoltaik-Paneele (ähnlich Sonnenkollektoren), um Strom zu erzeugen“, erklärt Ponec. „Unser Team hat eine rekordverdächtige Festkörper-Wärmekraftmaschine entwickelt, die Strahlungswärme mit nur wenigen Mikrometern Material und ohne bewegliche Teile in Elektrizität umwandelt. Das ist eine Geschichte für einen anderen Tag, aber sagen wir mal, es ist ganz ruhig.“ „Es ist nützlich, ein kompaktes, leistungsdichtes, skalierbares und effizientes Gerät zu haben, das Wärme in Strom umwandeln kann!“

Das lässt uns an eine bahnbrechende Thermophotovoltaikzelle (TPV) des MIT denken, über die wir letztes Jahr geschrieben haben und die in der Lage ist, Wärme mit einem Wirkungsgrad von etwa 40 % in Strom umzuwandeln – deutlich besser als die bescheidene Dampfturbine, die im Durchschnitt eher bei 35 % liegt. Tatsächlich nannten die beteiligten Forscher ein Wärmespeicher- und -rückgewinnungssystem auf Graphitbasis als eines ihrer Hauptziele.

Da Antora ebenfalls ein MIT-Spinout ist, haben wir uns gefragt, ob es tatsächlich diese TPV-Wärmekraftmaschine sein könnte, die im Kohlenstoff-Wärmebatteriesystem von Antora verwendet wird. Aber nein, es scheint eine andere Gallium-Indium-Arsenid-TPV-Zelle zu verwenden, die von einem separaten Team entwickelt wurde, mit einem Wirkungsgrad, der in einem letzten November in der Zeitschrift Joule veröffentlichten Artikel mit 38,8 % nachgewiesen wurde.

Antora teilte MIT News mit, dass bereits eine Produktionsanlage für diese TPV-Zellen eröffnet wurde – die größte Fabrik dieser Art weltweit mit einer geplanten Kapazität von 2 MW Zellen pro Jahr. Das Unternehmen arbeitet an Industrieprojekten im Bereich von 30 bis 60 MW in den gesamten Vereinigten Staaten und geht davon aus, dass ab etwa 2025 Kohlenstoffbatterieinstallationen in Betrieb gehen werden, und das Unternehmen hofft auf eine aggressive Skalierung.

Die Kohlenstoff-Wärmebatterien sind in Containern untergebracht, sodass sie in einer zentralen Fabrik zusammengebaut und problemlos an den Standort geliefert werden können, wo Kunden beliebig viele in einer modularen Formation installieren können.

Quelle: Antora Energy