Do biela rozžeravená tepelná batéria je viac ako 10-krát lacnejšia ako Li-Ion batérie

Spoločnosť Fourth Power tvrdí, že jej technológia skladovania energie pri ultravysokej teplote, označovaná ako „sun in a box“ („slnko v krabici“), je viac ako 10-krát lacnejšia ako lítiovo-iónové batérie a oveľa výkonnejšia a účinnejšia ako akákoľvek iná tepelná batéria. Čoskoro to chce aj dokázať s prototypom s kapacitou 1 MWh. Riešenie na ukladanie energie na úrovni siete od spoločnosti Fourth sa snaží konkurovať veľkým poliam Li-Ion batérií pri krátkodobom skladovaní v rozsahu 5 až 10 hodín. V podstate ukladá prebytočnú slnečnú energiu počas horúceho dňa na použitie večer a v noci pri poklese produkcie. Spoločnosť však tvrdí, že je relevantná až do 100-hodinového scenára, ktorý by pokrýval prípad „niekoľkých dní zlého počasia a slabej produkcie z obnoviteľných zdrojov“.

Myšlienka je jednoduchá. Vezmete prebytočnú obnoviteľnú energiu a použijete ju na zohriatie niečoho vo vnútri silne izolovaného skladovacieho systému. Fourth používa na skladovanie energie veľké a superlacné bloky hojne sa vyskytujúceho grafitu, ktoré sa zohrievajú až na 2500 °C. Energia sa v systéme Fourth presúva pomocou tekutého cínu, ktorý sa taví pri relatívne nízkej teplote 232 °C. Ide o tajný recept spoločnosti, ktorý sa spolieha na čerpadlo držiace Guinnessov rekord, ktoré navrhol zakladateľ Dr. Asegun Henry.

Pri vysokých teplotách nad približne 1000 °C môžu tekuté kovy zničiť kovové čerpadlá, ale Henry tvrdí, že jeho navrhnutá keramická konštrukcia bude spokojne fungovať až do „takmer polovičnej teploty Slnka“. Zrejme sa to vzťahuje na teplotu 5600 °C na povrchu Slnka, a nie na 15 miliónov °C v jadre. Tieto čerpadlá pohybujú prehriatym tekutým cínom po grafitovom vodovodnom systéme, pričom prenášajú teplo z vykurovacích telies do grafitových blokov a potom ho odoberajú z blokov do systému rekuperácie energie, keď je čas poslať ho späť do siete.

Aby sa obnovila energia, tekutý cín sa čerpá cez množstvo úzkych grafitových rúrok vnútri sústavy článkov na zber energie. Tieto rúrky sa rozžeravia do biela a vyžarujú intenzívne svetlo, ktoré sa získava prostredníctvom termofotovoltických článkov. Tie sú podobné ako solárne články, ale sú vyladené tak, aby optimálne fungovali s týmto úložným systémom.

Pri takýchto teplotách sa takmer všetok prenos tepla uskutočňuje skôr vo forme svetla než vodivého alebo konvekčného tepla, tieto termofotovoltické systémy sú schopné získavať energiu totož na základe fotovoltických princípov. Odtiaľ pochádza aj názov spoločnosti; svetlo vyžarované objektom sa stupňuje so „štvrtou mocninou“ svojej absolútnej teploty.

Tieto termofotovoltické články sú samy osebe pozoruhodné. Dr. Henry a jeho tím z MIT vlani oznámili ich rekordnú účinnosť pri extrakcii tepelnej energie, z tepla vyťažia viac energie ako parné turbíny. Tieto články zbierajú iba časti spektra s najvyššou energiou pre optimálnu účinnosť a zrkadlá za článkami odrážajú zvyšok svetla, aby sa v tekutom cíne udržalo čo najviac tepla. Pri získavaní energie klesá teplota tekutého cínu z približne 2400 °C na 1900 °C a vracia sa do vykurovacích článkov, aby sa „dobil“, keď je energia k dispozícii.

Kombinácia tohto systému čerpania tekutého cínu a vysoko účinných termofotovoltických článkov, hovorí spoločnosť, vám dáva tepelnú batériu, ktorá dodáva energiu späť do siete v priebehu niekoľkých sekúnd od nárastu dopytu a s bezprecedentnou hustotou výkonu, keďže systém dokáže „preniesť 10 až 100-krát viac tepla ako ktorékoľvek riešenie inej spoločnosti so zariadením rovnakej veľkosti“.

Fourth tvrdí, že cieľom je dosiahnuť približne 50 % energetickú účinnosť týchto tepelných batérií pri spiatočnej ceste, čo nie je veľa v porovnaní s výrazne vyššou účinnosťou veľkých lítiových batérií. Zdá sa, že predpokladá aj dosť značný vývoj na strane termofotovoltiky, pretože rekord stanovený ešte v roku 2022 sa blížil k 41 %. A účinnosť bude nižšia v prípadoch dlhodobejšieho využívania úložísk, v ktorých sa bude strácať odhadom 1 % uloženej energie denne.

V hre o energiu však ide predovšetkým o peniaze a tu Fourth nemá konkurenciu. Takmer všetko je totiž vyrobené zo superlacného grafitu a cínu namiesto drahého a vzácneho lítia, takže tam, kde by zostava lítiových batérií mohla stáť približne 330 USD za kilowatthodinu uskladnenej a vrátenej energie, Fourth tvrdí, že rovnakú prácu zvládne za menej ako 25 USD. Takže aj keď sa stratí viac elektrickej energie, v konečnom dôsledku to bude stále finančne výhodné.

A navyše je to aj bezpečnejšie ako lítium, pretože nehrozí tepelný únik ani výbuch, a aj keby sa tekutému cínu podarilo uniknúť z vodovodného systému, jednoducho stuhne zasa na kov, len čo sa dostane k izolačným vrstvám alebo betónovej podlahe zariadenia. Fourth nedávno získal financie vo výške 19 miliónov dolárov od spoločností Breakthrough Energy Ventures a Black Venture Capital Consortium. Tie pôjdu na prototyp zariadenia s kapacitou 1 MWh neďaleko Bostonu, ktorého dokončenie sa odhaduje na rok 2026.

Zdroj: newatlas.com.