Декарбонизация тяжелой промышленности — крайне непростая задача, учитывая нестабильную природу возобновляемых источников энергии. Фабрикам и заводам нужен бесперебойной доступ к энергии, который не в состоянии обеспечить солнечные панели и ветрогенераторы. В качестве решения этой проблемы обычно предлагают различные накопители энергии. Например, сделанные из углеродных блоков.
Основатели стартапа Antora Energy полагают, что их система окажется дешевле и практичнее, чем аналоги, поскольку может накапливать энергию до 2000 °C и выделять ее как в виде тепла, так и в виде электричества, через высокоэффективные термофотогальванические панели.
Материал для блоков легко доступен практически в любом количестве — это побочный продукт различных промышленных процессов, пояснил сооснователь стартапа Эндрю Понек. Это один из самых дешевых материалов для аккумулирования тепла: всего $1 за кВт*ч, что приблизительно в 50 раз дешевле, чем в случае литий-ионной батареи. Благодаря высокой плотности энергии блоки легко перевозить. К тому же, как пишет New Atlas, он нетоксичный и не загрязняет среду.
По мере накопления тепла у твердого углерода повышается теплопроводность и механическая прочность и придают материалу способность быстро абсорбировать большой объем энергии. Блоки сохраняют твердое состояние при температуре до 3000 °C, что позволяет обойти ряд проблем, с которыми сталкиваются другие носители тепла, например, расплавы солей.
«Последнее преимущество крайне высокой температурной стабильности углерода касается теплопередачи, — сказал Понек. — Лучистая теплопередача пропорциональна температуре исходного объекта в четвертой степени, так что если вы удвоите температуру, вы повысите лучистую теплопередачу в 16 раз. (…) В итоге при температурах выше 1500 °C теплопередача работает совершенно иначе, чем при комнатной температуре. Излучение доминирует над проводимостью и конвекцией. К примеру, при 2000 °C свыше 99% теплопередачи осуществляется через свет».
Таким образом, система Antora использует излучение раскаленных углеродных блоков. Если клиенту нужно получить сохраненную энергию в виде тепла, система нагревает пар, воздух или какую-нибудь жидкость, которую можно направить в трубы для отопления зданий. Если нужно электричество, свет блоков направляют на фотогальванические панели.
Antora уже начала производство теплофотогальванических элементов на фабрике с мощностью 2 МВт в год. В 2025 году компания рассчитывает передать клиентам первые коммерческие хранилища энергии на углеродных блоках.
Пару лет назад американская CRA предложила обеспечить Хельсинки технологичным источником тепла. Проект Hot Heart — это архипелаг из искусственных островов-цистерн, которые будут аккумулировать тепловую энергию и направлять часть ее на создание тропического курорта.
