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A startup Antora Energy, apoiada por Bill Gates, está a preparar-se para lançar uma bateria de calor modular e contentorizada, concebida para armazenar energia renovável ao menor custo possível – e depois libertá-la de forma eficiente como eletricidade ou calor de processo industrial.

Tudo isto em nome da descarbonização da indústria pesada – um trabalho que simplesmente precisa de ser feito e que é complicado dada a natureza intermitente das energias renováveis. É fácil para as fábricas funcionarem 24 horas por dia, 7 dias por semana, quando há combustível fóssil disponível para gerar calor conforme necessário, mas e quando o Sol não está brilhando?

Já escrevemos sobre as baterias de calor "torradeira de tijolos" de Rondo, que propõem uma solução: usar energia renovável barata para aquecer tijolos de barro velhos e comuns em recipientes isolados e, em seguida, recuperar essa energia conforme necessário por cerca de um quinto do custo de um produto químico bateria, na forma de calor de processo de até 1.500 °C (2.700 °F). Utilizando materiais baratos e abundantes, Rondo espera implementar esta solução em escala colossal, com o objetivo nada menos do que reduzir as emissões globais de CO2 em 15% dentro de 15 anos.

Antora acredita que o seu sistema baseado em carbono poderia ser ainda mais barato e mais útil. Mais útil porque é mais quente, capaz de fornecer calor a mais de 2.000 °C (3.632 °F), por isso é imediatamente relevante para grandes segmentos industriais como a siderurgia. E porque a energia também pode ser recuperada em forma de eletricidade através de painéis termofotovoltaicos supereficientes.

O cofundador e CEO Andrew Ponec explicou a escolha de blocos de carbono da Antora em uma postagem média, mas em essência:

“A vantagem final da estabilidade extrema do carbono à temperatura está relacionada à transferência de calor”, escreveu Ponec. "A transferência de calor radiativo é proporcional à temperatura do objeto fonte elevada à quarta potência (T⁴), portanto, se você dobrar a temperatura, aumentará a transferência de calor radiativo em 16 vezes. Esse é um fator de escala poderoso! O resultado é que em temperaturas acima de 1.500 °C, a transferência de calor funciona de maneira completamente diferente do que estamos acostumados em temperatura ambiente. A radiação domina a condução e a convecção. Por exemplo, a 2.000 °C, mais de 99% da transferência de calor ocorre através da luz, e não da condução e convecção. "

O sistema da Antora aproveita assim o brilho térmico dos seus tijolos de carbono usando radiação luminosa, que Ponec descreve como "muito mais simples, mais barato e mais confiável do que as alternativas". Se um cliente quiser a energia de volta na forma de calor, o sistema aquecerá tubos contendo vapor, ar quente ou algum outro fluido de processo, que pode ser canalizado ao redor da instalação sempre que o calor for necessário.

Se o cliente quiser eletricidade, a Antora pode converter o calor para fornecê-la. “Nós iluminamos painéis fotovoltaicos modificados (semelhantes aos painéis solares) para gerar eletricidade”, explicou Ponec. "Nossa equipe desenvolveu um motor térmico de estado sólido que quebrou recorde mundial e converte calor radiante em eletricidade com apenas alguns micrômetros de material e sem peças móveis. Esta é uma história para outro dia, mas por enquanto vamos apenas dizer que é bastante É útil ter um dispositivo compacto, com alto consumo de energia, escalável e eficiente, capaz de converter calor em eletricidade!"

Isso nos faz pensar em uma célula termofotovoltaica (TPV) inovadora do MIT sobre a qual escrevemos no ano passado, capaz de converter calor em eletricidade com níveis de eficiência em torno de 40% – significativamente melhor do que a humilde turbina a vapor, cuja média está próxima de 35%. Na verdade, os investigadores envolvidos mencionaram um sistema de armazenamento e recuperação de calor à base de grafite como um dos seus principais objetivos.

Como o Antora também é um spin-out do MIT, nos perguntamos se poderia realmente ser esse motor térmico TPV usado no sistema de bateria de aquecimento de carbono do Antora. Mas não, parece estar usando uma célula TPV de arsenieto de gálio e índio diferente desenvolvida por uma equipe separada, com uma eficiência que foi demonstrada em 38,8% em um artigo publicado em novembro passado na revista Joule.

Antora disse ao MIT News que já abriu uma fábrica para essas células TPV – a maior fábrica desse tipo no mundo, com capacidade projetada de 2 MW de células por ano. Ela está trabalhando em projetos industriais na faixa de 30-60 MW, nos Estados Unidos, esperando ver instalações de baterias de carbono entrarem em operação por volta de 2025, e a empresa espera escalar agressivamente.