Kan de steenbatterij met TPV het energieprobleem oplossen?

Om de wereld volledig op energie uit zon en wind te laten draaien is grootschalige opslag van die energie nodig. En die is er nog niet. Daarom wordt die opslag wel de heilige graal van de schone energie genoemd. Techneuten en wetenschappers over de hele wereld zijn bezig met het zoeken naar oplossingen, die vaak exotisch, ingewikkeld en soms gewoon onhaalbaar zijn. Een van de meest simpele is het opslaan van energie als warmte in steen middels TPV, en dat idee is nu een nieuw project rijker.

Antora Energy is een nieuw bedrijf dat de wisselvalligheid van wind en zon aanpakt met een goedkope, zeer efficiënte warmtebatterij die elektriciteit opslaat als warmte, zodat bedrijven die veel energie verbruiken van fossiele brandstoffen af kunnen stappen.

De batterij slaat warmte op. Wanneer er een overschot is aan stroom van zon of wind, en deze goedkoop of gratis is, en soms zelfs een negatieve prijs heeft zodat afnemers betaald worden om stroom te gebruiken, wordt deze gebruikt om steenmassa’s te verwarmen. Die kunnen een temperatuur van 3000 graden celcius bereiken. Later kan die warmte direct worden gebruikt als straling, of omgezet worden in stoom. Een eenvoudiger methode mert lagere temperaturen wordt al toegepast in het ecodorp in het Brabantse Boekel. Daar wordt basalt gebruikt voor seizoensopslag van warmte. In de negentiende eeuw werd het principe al toegepast in Cowper ovens.

Opwarmen als het goedkoop is

“We nemen elektriciteit op wanneer dat het goedkoopst is”, legt Bierman uit. “We laten die elektriciteit door een verwarming lopen om de temperatuur van goedkoop materiaal op te drijven – we gebruiken koolstofblokken, die enorm stabiel zijn, goedkoop, op heel grote schaal worden geproduceerd. Wanneer je energie uit de batterij moet halen, open je een groot luik om thermische straling te onttrekken, die wordt gebruikt om proceswarmte of stroom op te wekken met behulp van onze thermofotovoltaïsche of TPV-technologie. Het eindresultaat is een koolstofvrij, flexibel warmtekrachtkoppelingssysteem voor de industrie.”

Antora beweert dat ze de langgezochte belofte van de heat-to-power TPV technologie waar kan maken, omdat haar aanpak efficiënter en beter schaalbaarheid is dan eerdere pogingen..

Het belang van TPV-technologie

Al tientallen jaren zien wetenschappers de belofte van TPV als een alternatief voor conventionele warmtemachines voor de industrie, zoals stoom- en gasturbines, die duur zijn, voortdurend onderhoud vereisen en alleen op grote schaal efficiënt en rendabel zijn, waardoor hun toepasbaarheid beperkt is. TPV, aan de andere kant, zet licht afkomstig van een warmtebron met hoge temperatuur om met behulp van cellen die lijken op zon-PV. Deze omzetting vindt direct plaats in een lichtgewicht, solid-state apparaat zonder bewegende delen. Omdat TPV cellen modulair zijn, zijn hun efficiëntie en kosten onafhankelijk van de schaal, waardoor kosteneffectieve toepassingen van kilowatts tot gigawatts mogelijk zijn.

Tot nu toe voldeed de TPV-technologie niet aan de efficiëntiedrempel die nodig is om te concurreren met traditionele warmtemotoren, noch aan de productiedrempel die nodig is om de technologie op schaal te produceren. Antora heeft nu beide kritieke drempels gehaald, door een omzettingsefficiëntie van warmte naar elektriciteit aan te tonen van meer dan 40%, en door de mogelijkheid aan te tonen om TPV op schaal te produceren.

Deze doorbraak stelt Antora in staat om goedkope elektriciteit zonder uitstoot op aanvraag te leveren met behulp van hun thermische batterijtechnologie, die bestaat uit koolstofblokken die worden verwarmd door goedkope hernieuwbare elektriciteit. De thermische energie die in deze blokken is opgeslagen, kan direct worden geleverd aan industriële klanten als koolstofvrije proceswarmte, of – via Antora’s zeer efficiënte TPV – op verzoek worden omgezet in elektriciteit.