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Antora Energy, la startup sostenuta da Bill Gates, si sta preparando a lanciare una batteria di calore modulare e containerizzata, progettata per immagazzinare energia rinnovabile al minor costo possibile, per poi rilasciarla in modo efficiente sotto forma di elettricità o calore di processo industriale.

È tutto nel nome della decarbonizzazione dell’industria pesante: un lavoro che semplicemente deve essere fatto e complicato data la natura intermittente delle energie rinnovabili. È facile per le fabbriche funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, quando è disponibile combustibile fossile per creare calore secondo necessità, ma cosa succede quando il sole non splende?

Abbiamo già scritto delle batterie termiche "tostapane" di Rondo, che propongono una soluzione: utilizzare energia rinnovabile a basso costo per riscaldare normali vecchi mattoni di argilla in contenitori isolati, quindi recuperare l'energia secondo necessità a circa un quinto del costo di un prodotto chimico. batteria, sotto forma di calore di processo fino a 1.500 °C (2.700 °F). Utilizzando materiali economici e abbondanti, Rondo spera di implementare questa soluzione su scala colossale, con l’obiettivo niente meno che ridurre le emissioni globali di CO2 del 15% entro 15 anni.

Antora ritiene che il suo sistema a base di carbonio potrebbe essere ancora più economico e utile, perché può immagazzinare energia a temperature superiori a 2.000 °C (3.632 °F), cambiando il modo in cui l’energia può essere estratta, sia sotto forma di calore, sia anche come elettricità attraverso pannelli termofotovoltaici super efficienti.

Il co-fondatore e CEO Andrew Ponec ha spiegato la scelta dei blocchi di carbonio da parte di Antora in un post su Medium, ma in sostanza:

"Il vantaggio finale dell'estrema stabilità termica del carbonio è legato al trasferimento di calore", ha scritto Ponec. "Il trasferimento di calore radiativo è proporzionale alla temperatura dell'oggetto sorgente elevata alla quarta potenza (T⁴), quindi se raddoppi la temperatura aumenti il ​​trasferimento di calore radiativo di 16 volte. Questo è un potente fattore di scala! Il risultato è che a temperature sopra i 1.500 °C il trasferimento di calore funziona in modo completamente diverso rispetto a quello a cui siamo abituati a temperatura ambiente. La radiazione prevale sulla conduzione e convezione. Ad esempio, a 2.000 °C oltre il 99% del trasferimento di calore avviene attraverso la luce e non attraverso conduzione e convezione. "

Il sistema di Antora sfrutta quindi il bagliore termico dei suoi mattoni di carbonio utilizzando la radiazione luminosa, che Ponec descrive come "molto più semplice, più economica e più affidabile delle alternative". Se un cliente desidera che l'energia venga restituita sotto forma di calore, il sistema riscalderà tubi contenenti vapore, aria calda o qualche altro fluido di processo, che potranno essere convogliati attorno all'impianto ovunque sia richiesto calore.

Se il cliente desidera elettricità, Antora può convertire il calore per fornirgliela. "Lo facciamo brillare su pannelli fotovoltaici modificati (simili ai pannelli solari) per generare elettricità", ha spiegato Ponec. "Il nostro team ha sviluppato un motore termico a stato solido da record mondiale che converte il calore radiante in elettricità con solo pochi micrometri di materiale e senza parti in movimento. Questa è una storia per un altro giorno, ma per ora diciamo solo che è abbastanza utile avere un dispositivo compatto, ad alta densità di potenza, scalabile ed efficiente in grado di convertire il calore in elettricità!"

Questo ci fa pensare a un’innovativa cella termofotovoltaica (TPV) del MIT di cui abbiamo scritto l’anno scorso, in grado di convertire il calore in elettricità con livelli di efficienza intorno al 40% – significativamente migliori dell’umile turbina a vapore, che ha una media più vicina al 35%. In effetti, i ricercatori coinvolti hanno menzionato un sistema di stoccaggio e recupero del calore basato sulla grafite come uno dei loro obiettivi principali.

Dato che Antora è anche una derivazione del MIT, ci siamo chiesti se potesse davvero essere questo motore termico TPV utilizzato nel sistema di batterie termiche al carbonio di Antora. Ma no, sembra che utilizzi una diversa cella TPV all'arseniuro di gallio indio sviluppata da un team separato, con un'efficienza che è stata dimostrata al 38,8% in un articolo pubblicato lo scorso novembre sulla rivista Joule.

Antora ha dichiarato a MIT News di aver già aperto un impianto di produzione per queste celle TPV, la più grande fabbrica del genere al mondo, con una capacità prevista di 2 MW di celle all'anno. Sta lavorando su progetti industriali nella gamma 30-60 MW, negli Stati Uniti, aspettandosi di vedere le installazioni di batterie al carbonio entrare in funzione intorno al 2025, e la società spera di espandersi in modo aggressivo.