극단론자

빌 게이츠(Bill Gates)가 지원하는 스타트업 안토라 에너지(Antora Energy)는 가능한 최저 비용으로 재생 에너지를 저장한 후 이를 전기 또는 산업 공정 열로 효율적으로 방출하도록 설계된 컨테이너형 모듈식 열 배터리 출시를 준비하고 있습니다.

이 모든 것은 중공업 탈탄소화라는 이름으로 이루어졌습니다. 이는 간단히 수행해야 하는 작업이자 재생 가능 에너지의 간헐적 특성을 고려할 때 까다로운 작업입니다. 필요에 따라 열을 생성할 수 있는 화석 연료가 있는 경우 공장을 연중무휴 24시간 가동하는 것은 쉽지만, 태양이 빛나지 않는 경우에는 어떻게 될까요?

우리는 해결책을 제안하는 Rondo의 "벽돌 토스터" 열 배터리에 대해 이전에 쓴 적이 있습니다. 저렴한 재생 가능 에너지를 사용하여 단열 용기에 있는 일반 오래된 점토 벽돌을 가열한 다음 필요에 따라 화학 물질 비용의 5분의 1 비용으로 해당 에너지를 회수합니다. 배터리는 최대 1,500°C(2,700°F)에서 공정 열 형태로 발생합니다. 저렴하고 풍부한 재료를 사용하여 Rondo는 15년 이내에 전 세계 CO2 배출량을 15% 줄이는 목표를 가지고 이 솔루션을 엄청난 규모로 배포하기를 희망합니다.

Antora는 자사의 탄소 기반 시스템이 훨씬 더 저렴하고 더 유용할 수 있다고 믿습니다. 더 뜨겁고 2,000°C(3,632°F) 이상의 열을 전달할 수 있기 때문에 더 유용하며, 철강 제조와 같은 대규모 산업 부문에 즉각적으로 관련됩니다. 그리고 그 에너지는 초효율 열광발전 패널을 통해 전기로 회수될 수도 있기 때문입니다.

공동 창립자이자 CEO인 Andrew Ponec는 Medium 게시물에서 Antora의 탄소 블록 선택에 대해 설명했지만 본질적으로 다음과 같습니다.

Ponec은 "탄소의 극한 온도 안정성의 마지막 이점은 열 전달과 관련이 있습니다."라고 썼습니다. "복사 열 전달은 소스 객체의 온도를 4승(T⁴)으로 높인 것에 비례합니다. 따라서 온도를 두 배로 높이면 복사 열 전달이 16배 증가합니다. 이는 강력한 스케일링 요소입니다! 결론은 온도에서 1,500°C 이상에서는 열 전달이 실온에서와는 완전히 다르게 작동합니다. 복사는 전도와 대류를 지배합니다. 예를 들어, 2,000°C에서는 열 전달의 99% 이상이 전도와 대류가 아닌 빛을 통해 발생합니다. "

따라서 Antora의 시스템은 빛 복사를 사용하여 탄소 벽돌의 열 발광을 활용합니다. Ponec은 이를 "대안보다 훨씬 간단하고 저렴하며 신뢰할 수 있다"고 설명합니다. 고객이 에너지를 다시 열로 원할 경우 시스템은 증기, 뜨거운 공기 또는 기타 공정 유체가 포함된 튜브를 가열하여 열이 필요한 시설 주변으로 배관할 수 있습니다.

고객이 전기를 원할 경우 Antora는 열을 변환하여 이를 제공할 수 있습니다. "우리는 전기를 생산하기 위해 변형된 광전지 패널(태양광 패널과 유사)에 빛을 비춥니다"라고 Ponec은 설명했습니다. "우리 팀은 움직이는 부품 없이 단 몇 마이크로미터의 재료만으로 복사열을 전기로 변환하는 세계 기록을 경신하는 고체 열 엔진을 개발했습니다. 이것은 나중에 이야기할 이야기이지만 지금은 꽤 대단하다고만 말씀드리겠습니다. 열을 전기로 변환할 수 있는 작고 전력 밀도가 높으며 확장 가능하고 효율적인 장치를 갖는 것이 유용합니다!"

이것은 우리가 작년에 쓴 MIT의 획기적인 열광전지(TPV) 전지를 생각나게 합니다. 이 전지는 약 40%의 효율 수준에서 열을 전기로 변환할 수 있습니다. 이는 평균 35%에 가까운 소박한 증기 터빈보다 훨씬 더 나은 성능입니다. 실제로 관련 연구자들은 흑연 기반 열 저장 및 회수 시스템을 주요 목표 중 하나로 언급했습니다.

Antora도 MIT에서 분사한 회사이기 때문에 Antora의 탄소 열 배터리 시스템에 사용되는 것이 실제로 이 TPV 열 엔진일지 궁금했습니다. 그러나 아니요, 별도의 팀이 개발한 다른 갈륨 인듐 비소 TPV 셀을 사용하는 것으로 보입니다. 효율성은 지난 11월 Joule 저널에 발표된 논문에서 38.8%로 입증되었습니다.

Antora는 MIT 뉴스에 이미 이러한 TPV 셀을 위한 제조 시설을 열었다고 말했습니다. 이는 연간 2MW의 예상 용량을 갖춘 세계에서 가장 큰 공장입니다. 미국 전역에서 30~60MW 범위의 산업 프로젝트를 진행하고 있으며 2025년경부터 탄소 배터리 설치가 온라인으로 시작될 것으로 예상하고 있으며 공격적으로 확장하기를 희망하고 있습니다.