Thermische Batterie: ein Game-Changer für die Dekarbonisierung?
Die kalifornische Firma Antora Energy könnte die Nutzung erneuerbarer Energien auf eine neue Ebene heben: Mit ihrer thermischen Batterie will sie der Industrie dabei helfen, auf fossile Brennstoffe zu verzichten. Das Unternehmen arbeitet bereits an Projekten mit einer Leistung von bis zu 60 Megawatt.
Wie lassen sich Überproduktionen von Solar- und Windstrom nutzbar machen? Thermische Speicher sind eine Lösung.
Foto: panthermedia.net/Fahroni (YAYMicro)
Um den Klimawandel einzubremsen, ist die Abkehr von fossilen Brennstoffen unvermeidlich. Zugleich muss die Nutzung regenerativer Energien in einem enormen Ausmaß zunehmen. Wind und Sonne haben jedoch eine Schwachstelle, die ganz besonders dem industriellen Sektor zu schaffen macht: Sie produzieren nicht gleichmäßig. Da jedoch immer mehr erneuerbare Energie in die Netze eingespeichert wird, sinkt der Wert des Stromes gerade dann, wenn Solar- und Windkraftanlagen auf Hochtouren laufen. Ein Dilemma, denn gerade an einigen sehr sonnenreichen und windigen Orten auf dem Globus schränkt dieser Preisverfall dann die Chance auf Investitionen in die Erneuerbaren ein.
Wind- und Solarstrom: Resilienz der Stromnetze gesichert?
Doch die volatile Verfügbarkeit bietet auch neue Chancen. Die Firma Antora Energy aus Kalifornien hat einen Weg gefunden, Strom-Überproduktionen dauerhaft nutzbar zu machen: mit einer kostengünstigen und zugleich sehr effizienten thermischen Batterie, die Strom in Wärme umwandelt und speichert. Aus diesem Wärmereservoir lässt sich jederzeit Strom oder auch Prozesswärme wie Dampf erzeugen. Die sogenannte Heat-to-Power-Technologie macht es auch energieintensiven Branchen möglich, auf fossile Brennstoffe zu verzichten – und zwar zu einem guten Preis.
Solar- und Windenergie mit thermischer Batterie rund um die Uhr verfügbar
David Bierman, der Antora Energy 2017 mitgegründet hat, erklärt, warum seine Innovation für die Industrie so attraktiv werden könnte: „Wir nutzen den Strom dann, wenn er am billigsten ist, wenn die Windböen am stärksten sind und die Sonne am hellsten scheint.“ Letzteres kommt häufig vor: Die Produktionsanliegen für die thermischen Batterien befinden sich im sonnenverwöhnten Kalifornien, wo erneuerbare Energien fast ein Drittel der gesamten Elektrizität ausmachen.
Dort lassen Bierman und sein Team von Antora Energy den erneuerbaren Strom durch einen Heizwiderstand laufen, um damit Kohlenstoffblöcke zu erwärmen: „Wenn Energie aus der Batterie entnommen werden muss, wird eine große Klappe geöffnet, um Wärmestrahlung zu gewinnen, die zur Erzeugung von Prozesswärme oder Strom mit unserer Thermophotovoltaik-Technologie (TPV) verwendet wird. Das Endergebnis ist ein kohlenstofffreies, flexibles Kraft-Wärme-Kopplungssystem für die Industrie.“
Mit den Themen thermische Energiespeicherung und Thermophotovoltaik ist David Bierman seit seiner Studien- und Doktorandenzeit am Massachusetts Institute of Technology (MIT) vertraut. In früheren Forschungen entdeckte er das Potenzial von Kohlenstoffblöcken als Speichermaterial. Diese sind extrem stabil, sehr preisgünstig und können in großen Mengen hergestellt werden. Isoliert sind die erhitzten Kohleblöcke in der Lage, Wärme über lange Zeiträume zu speichern. An die Kunden kann die Energie als Strom und Wärme geliefert werden – sogar mit einer Temperatur von über 1.500 Grad Celsius.
Produktion der thermischen Batterie erweitert
David Bierman und sein Team von Antora Energy sind sich sicher, das Versprechen der Heat-to-Power-TPV-Technologie einzulösen, weil die Firma mit ihren Zellen ein neues Niveau an Effizienz und Skalierbarkeit erreicht habe. Anfang 2023 eröffnete die kalifornische Firma eine neue Anlage, die jedes Jahr zwei Megawatt seiner Thermophotovoltaik-Zellen produzieren kann. Damit sei sie die größte TPV-Produktionsanlage der Welt, so das Unternehmen.
Derzeit arbeitet Antora an großen Projekten mit einer Leistung von 30 bis 60 Megawatt. Beteiligt sind unter anderem Unternehmen aus der Chemie-, Bergbau-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Öl- und Gasindustrie. Die meisten von ihnen haben ihren Standort in Regionen, in denen sehr viel erneuerbare Energie zur Verfügung steht, etwa in Texas oder Kansas. Einige sollen bereits in zwei Jahren betriebsbereit sein.
Derzeit steht für das Unternehmen im Silicon Valley jedoch im Fokus, seine Fabrik für Wärmebatterien zu vergrößern und die Herstellung der thermischen Batterien kostengünstig zu gestalten. „Wir haben uns für ein kompaktes, modulares System in Containern entschieden, das an die Standorte geliefert wird und sich leicht in industrielle Prozesse integrieren lässt“, so David Bierman. So wollen er und sein Team aufwändige Bauprojekte überflüssig machen – damit es mit der Dekarbonisierung von Großbetrieben möglichst schnell vorangeht.
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