باتری حرارتی Alumnus به صنعت کمک می کند تا سوخت های فسیلی را حذف کند | اخبار MIT

انفجار پروژه های انرژی تجدیدپذیر در سراسر جهان منجر به یک مشکل اشباع شده است. همانطور که انرژی تجدیدپذیر بیشتر به شبکه کمک می کند، ارزش برق در زمان هایی از روز که باد و خورشید به اوج بهره وری می رسند، به شدت کاهش می یابد. مشکل محدود کردن سرمایه گذاری در انرژی های تجدیدپذیر در برخی از آفتابی ترین و بادخیزترین مکان های جهان است.

اکنون Antora Energy، که توسط دیوید بیرمن SM ’14، دکترای ’17 تأسیس شده است، به ماهیت متناوب باد و خورشید با یک باتری حرارتی کم‌هزینه و بسیار کارآمد می‌پردازد که برق را به عنوان گرما ذخیره می‌کند تا به تولیدکنندگان و سایر تشنه‌های انرژی اجازه دهد. کسب و کارها استفاده از سوخت های فسیلی را حذف کنند.

بیرمن توضیح می‌دهد: «ما برق را زمانی مصرف می‌کنیم که ارزان‌ترین باشد، یعنی زمانی که باد شدیدتر است و خورشید درخشان‌ترین می‌تابد». ما آن الکتریسیته را از طریق یک بخاری مقاوم می‌گذرانیم تا دمای یک ماده بسیار ارزان را بالا ببریم – از بلوک‌های کربنی استفاده می‌کنیم که بسیار پایدار هستند، در مقیاس‌های باورنکردنی تولید می‌شوند و از ارزان‌ترین مواد روی زمین هستند. هنگامی که نیاز به کشیدن انرژی از باتری دارید، یک دریچه بزرگ را برای استخراج تشعشعات حرارتی باز می کنید که برای تولید گرما یا انرژی فرآیند با استفاده از فناوری ترموفوتوولتائیک یا TPV ما استفاده می شود. نتیجه نهایی، یک سیستم حرارتی و برق ترکیبی با کربن صفر، انعطاف پذیر، برای صنعت است.»

باتری آنتورا می تواند به طور چشمگیری کاربرد انرژی های تجدیدپذیر را با امکان استفاده از آن در صنعت، بخشی از اقتصاد ایالات متحده، گسترش دهد. به حساب می آید تقریبا یک چهارم کل انتشار گازهای گلخانه ای در سال 2021.

Antora می‌گوید که می‌تواند به وعده‌ای که مدت‌هاست به دنبال فناوری TPV گرما به نیرو بوده است، عمل کند، زیرا به سطوح جدیدی از این فناوری دست یافته است. بهره وری و مقیاس پذیری با سلول های آن. در اوایل سال جاری، Antora یک مرکز تولید جدید افتتاح کرد که می‌تواند هر سال 2 مگاوات از سلول‌های TPV خود را تولید کند – که این شرکت می‌گوید آن را به بزرگترین مرکز تولید TPV در جهان تبدیل می‌کند.

تاسیسات تولید باتری حرارتی و واحد نمایش آنتورا در کالیفرنیای غرق در آفتاب واقع شده است، جایی که انرژی های تجدیدپذیر نزدیک به یک سوم کل برق را تشکیل می دهند. اما تیم Antora می‌گوید که فناوری آن در مناطق دیگر نویدبخش است زیرا پروژه‌های بزرگ تجدیدپذیر به شبکه‌های سراسر جهان متصل می‌شوند.

ما امروز مکان هایی را می بینیم [with high renewables] بیرمن می‌گوید به‌عنوان نشانه‌ای از اینکه اوضاع به کجا می‌رود. “اگر به بادهای دنباله دار ما در صنعت انرژی های تجدید پذیر نگاه کنید، احساس اجتناب ناپذیری در مورد خورشید و باد وجود دارد که باید در مقیاس های باورنکردنی برای جلوگیری از یک فاجعه آب و هوایی مستقر شوند. ما تراوات و تراوات افزوده‌های جدید این انرژی‌های تجدیدپذیر را خواهیم دید، بنابراین آنچه امروز در کالیفرنیا یا تگزاس یا کانزاس مشاهده می‌کنید، با دوره‌های قابل توجهی از تولید بیش از حد انرژی‌های تجدیدپذیر، فقط نوک کوه یخ است.

بیرمن از زمان حضورش در MIT روی ذخیره انرژی حرارتی و ترموفوتوولتائیک کار کرده است و پیوند آنتورا با MIT به ویژه قوی است زیرا پیشرفت آن نتیجه یکی شدن دو استارت آپ MIT است.

فارغ التحصیلان به نیروها می پیوندند

بیرمن کار کارشناسی ارشد و دکترای خود را در دپارتمان مهندسی مکانیک MIT انجام داد و در آنجا روی سیستم‌های تبدیل انرژی حرارتی خورشیدی حالت جامد کار کرد. در سال 2016، هنگام گذراندن دوره 15.366 (سرمایه گذاری های آب و هوا و انرژی)، با جردن کرنز SM ’17، که در آن زمان دانشجوی کارشناسی ارشد در برنامه فناوری و سیاست و دپارتمان علوم و مهندسی هسته ای بود، آشنا شد. این دو در حال مطالعه انرژی های تجدیدپذیر بودند که شروع کردند به ماهیت متناوب باد و خورشید به عنوان یک فرصت و نه یک مشکل.

کرنز می‌گوید: «در حال حاضر مکان‌هایی در ایالات متحده وجود دارد که در آن‌ها گاهی اوقات بیشتر از آنچه که می‌دانیم با آن چه کنیم، باد و خورشید داریم. این فرصتی است نه تنها برای کاهش انتشار، بلکه برای کاهش هزینه های انرژی. برنامه چیست؟ فکر نمی‌کنم در مورد تولید بیش از حد انرژی به اندازه مشکل متناوب صحبت شود.»

Kearns تحقیقاتی را از طریق MIT Energy Initiative انجام داد و محققان از خدمات مشاوره سرمایه گذاری MIT و صندوق نوآوری MIT Sandbox حمایت دریافت کردند تا راه‌هایی را برای سرمایه‌گذاری بر قیمت‌های نوسان برق بررسی کنند.

Kearns رسماً شرکتی به نام Medley Thermal را در سال 2017 تأسیس کرد تا به شرکت‌هایی که از گاز طبیعی استفاده می‌کنند کمک کند تا با قیمت مناسب، انرژی تولید شده توسط انرژی‌های تجدیدپذیر را تغییر دهند. برای انجام این کار، او یک دیگ بخار الکتریکی را با نرم افزار کنترل جدید ترکیب کرد تا شرکت ها بتوانند منابع انرژی را به طور یکپارچه از سوخت فسیلی به برق در زمان های مخصوصاً باد یا آفتابی تغییر دهند. مدلی در ادامه فینالیست جایزه انرژی پاک MIT شد و کرنز می خواست که بیرمن به عنوان یکی از بنیانگذاران به او بپیوندد، اما بیرمن بورسیه ای برای تجاری سازی راه حل ذخیره انرژی حرارتی دریافت کرده بود و تصمیم گرفت پس از فارغ التحصیلی آن را دنبال کند.

این جدایی برای هر دو فارغ التحصیل به نتیجه رسید. در سال‌های بعد، کرنز Medley Thermal را از طریق تعدادی پروژه هدایت کرد که در آن شرکت‌های بزرگ‌تر به تدریج از تکیه بر منابع گاز طبیعی یا پروپان به برق تجدیدپذیر از شبکه تغییر جهت دادند. این کار در یک قسمت در استراحتگاه جی پیک در ورمونت به اوج رسید که کرنز می گوید یکی از بزرگترین پروژه ها در ایالات متحده است که از انرژی های تجدیدپذیر برای تولید گرما استفاده می کند. پیش بینی می شود این پروژه سالانه حدود 2500 تن دی اکسید کربن را کاهش دهد.

در همین حال، بیرمن یک راه حل ذخیره انرژی حرارتی را برای کربن زدایی صنعتی توسعه داد که با استفاده از برق تجدید پذیر برای گرم کردن بلوک های کربنی که در عایق ذخیره می شوند تا انرژی را برای مدت طولانی حفظ کنند، کار می کند. سپس گرمای آن بلوک‌ها را می‌توان برای رساندن برق یا گرما به مشتریان، در دمایی که می‌تواند بیش از 1500 درجه سانتیگراد باشد، استفاده کرد. وقتی Antora سال گذشته سرمایه 50 میلیون دلاری سری A را جمع‌آوری کرد، بیرمن از کرنز پرسید که آیا می‌تواند تیم Medley را بخرد. محققین بالاخره همکار شدند.

کرنز توضیح می‌دهد: «Antora و Medley Thermal دارای ارزش مشابهی هستند: برق کم‌هزینه وجود دارد، و ما می‌خواهیم آن را به بخش صنعتی متصل کنیم. اما در حالی که Medley از انرژی‌های تجدیدپذیر به‌صورت در دسترس استفاده می‌کرد، و پس از توقف باد، دوباره به سوزاندن سوخت‌های فسیلی با دیگ برگشتیم، آنتورا یک باتری حرارتی دارد که برق را می‌گیرد، آن را به گرما تبدیل می‌کند و همچنین آن را ذخیره می‌کند. به عنوان گرما، حتی زمانی که باد متوقف می شود، ما یک مخزن گرما داریم که می توانیم از آن بیرون بکشیم تا بخار یا نیرو یا هر آنچه که تاسیسات نیاز دارد تولید کنیم. بنابراین، اکنون می‌توانیم هزینه‌های انرژی را با جبران سوخت بیشتر کاهش دهیم و یک راه‌حل 100 درصد انرژی پاک ارائه دهیم.»

متحد ما مقیاس

امروز، Kearns بازوی توسعه پروژه Antora را اداره می کند.

کرنز می‌گوید: «پروژه‌های بسیار بزرگ‌تر دیگری نیز در راه است. پروژه جی پیک حدود 3 مگاوات برق است، اما برخی از پروژه هایی که اکنون روی آنها کار می کنیم پروژه های 30، 60 مگاواتی است. آن‌ها بیشتر صنعتی هستند و در مکان‌هایی قرار دارند که ما پایگاه صنعتی قوی و انرژی‌های تجدیدپذیر فراوانی داریم، در همه جا از تگزاس گرفته تا کانزاس تا داکوتا – قلب کشوری که تیم ما عاشقانه آن را کمربند باد می‌نامد.

پروژه های آتی آنتورا با شرکت هایی در زمینه مواد شیمیایی، معدن، مواد غذایی و آشامیدنی و صنایع نفت و گاز خواهد بود. انتظار می رود برخی از این پروژه ها در اوایل سال 2025 به صورت آنلاین عرضه شوند.

استراتژی مقیاس بندی این شرکت بر فرآیند تولید ارزان قیمت باتری های آن متمرکز است.

بیرمن می‌گوید: «ما دائماً از خود می‌پرسیم، بهترین محصولی که می‌توانیم در اینجا بسازیم چیست؟» ما بر روی یک سیستم فشرده، کانتینری، مدولار فرود آمدیم که به سایت‌ها ارسال می‌شود و به راحتی در فرآیندهای صنعتی ادغام می‌شود. این بدان معناست که ما پروژه های ساختمانی عظیم، جدول زمانی و بودجه مازاد بر بودجه نداریم. در عوض، همه چیز در مورد بزرگ کردن کارخانه ای است که این باتری های حرارتی را می سازد و فقط آنها را به هم می ریزد.”

این یک سفر پر پیچ و خم برای Kearns و Bierman بود، اما آنها اکنون بر این باورند که برای کمک به شرکت‌های بزرگ بدون کربن هستند و در عین حال رشد صنایع خورشیدی و بادی را ارتقا می‌دهند.

بیرمن می‌گوید: «هرچه بیشتر به این موضوع می‌پردازم، از اینکه امروز چقدر این پازل کربن‌زدایی مهم است، شوکه‌تر می‌شوم. از زمانی که در سال 2016 شروع به صحبت در مورد این موضوع کردیم، این نیاز بسیار واقعی شده است. فرصت اقتصادی رشد کرده است، اما مهمتر از آن، آگاهی صنایع مبنی بر اینکه نیاز به کربن زدایی دارند کاملاً متفاوت است. Antora می تواند در این زمینه کمک کند، بنابراین ما در حال افزایش با بیشترین سرعت ممکن برای پاسخگویی به تقاضایی هستیم که در بازار مشاهده می کنیم.