白热块能作为可再生能源的存储方式吗？【能源人都在看

【能源人都在看，点击右上角加'关注'】
未来5年内，运营一家燃煤或天然气电厂要比建造风电或太阳能电厂贵得多。实际上，彭博新能源财经的一项新研究表明，在世界上大多数地区，建造一座新的太阳能电厂已经比运营一家燃煤和天然气电厂便宜了。
但要想完全转向间歇性能源，迫切需要低成本、可靠的、随处可建的能源存储设施。一些初创公司认为答案就藏在利用电力将烤面包机线圈加热到高温这一过程中。

文章图片

文章图片

加州森尼维尔市的Antora Energy公司想用碳块来进行热能存储，而波士顿的电气化热解决方案公司(Electrified Thermal Solutions)则在寻求资金用导电陶瓷块来建造类似系统。他们的愿景十分相似，都是使用多余的可能再生电力来将热块加热到1500℃以上，然后在电网需要时再将其转化为电力。
为了降低如今支持风能和太阳能的天然气电厂的成本，能源存储的成本必须达到约10美元/千瓦时。每个创业公司都表示它的热系统能够实现这一价格。如今锂离子电池的价格约为140美元/千瓦时，麻省理工学院的经济学者最近发布的一项研究表明，锂离子电池的价格可在几年内降到100美元/千瓦时以下， 100美元/千瓦时正是展现出优于化石燃料竞争力的价格。
【白热块能作为可再生能源的存储方式吗？】Antora的联合创始人兼首席科学官贾斯汀?布里格斯(Justin Briggs)说，为了实现该目标，他与2018年一起创办该公司的大卫?比尔曼(David Bierman)和安德鲁?波内克(Andrew Ponec)考虑了几种能源存储技术。其中包括当前占主导地位的抽水储能(将水抽到较高位置，在水回落时转动涡轮机) ，以及类似的新型重力储能方法(举起35吨重的物体，然后让其坠落) 。
最终，加热碳块凭借高能量密度、低成本、高扩展性以及简单易行胜出。其能量密度为每立方米几百千瓦时，与锂离子电池相当，比抽水储能和重力储能高出几百倍，而且后两者还“需要被山隔开的两个水库或像摩天大楼那么大的物块架”，布里格斯说。
Antora使用的是炼钢炉和铝厂作为电极的石墨块。布里格斯说：“(其)产量已经达到了1亿吨，我们可以接入这一供应链。”布里格斯设想的石墨块尺寸与宿舍用冰箱差不多，这种冰箱通常采用模块单元封装，外面用一般工业绝缘材料包裹。
“用电将其加热后，真正的问题在于如何重新转化热量。” 布里格斯说。用热量驱动涡轮机是一个选择。不过Antora选择了热光伏，一种类似太阳能电池的设备，其可将炽热碳块所发出的红外辐射和光转换为电能。大规模生产时，这种半导体设备的价格会显著下降，其每瓦的成本比涡轮机低。此外，与规模越大、效果越好的涡轮机不同，热光伏无论规模大小，表现都很优异。
热光伏已经出现了几十年，但Antora还是开发了一种新系统。该公司的顾问理查德?斯旺森(Richard Swanson)在20世纪70年代末期就是该技术的早期开拓者。之前，这种设备将热转换为电的效率一直只有20%多，直到2020年， Antora团队创造了一个转换效率超过30%的世界纪录。该公司的方法是，用高性能的III-V价半导体代替硅，还采用了不会穿过半导体而导致能量损失的低能量红外光等设计。Antora在半导体后面放置一个反光镜，将红外线反射回石墨块，实现热回收。
这种技术已经流行起来了。Antora获得了来自美国国防部高级研究计划局(ARPA-E)的早期投资，并成为2017年Activate创业基金项目的成员。此外，该公司还获选加入了由美国政府机构国家可再生能源实验室(NREL)管理的壳牌创新制胜加速器(Shell GameChanger Accelerator)项目。最近，该公司获得了风险投资人和加州能源委员会的资助来扩大技术规模，并将于2022年为一位神秘客户建造一个试验系统。