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La start-up Antora Energy, soutenue par Bill Gates, se prépare à déployer une batterie thermique modulaire et conteneurisée, conçue pour stocker l'énergie renouvelable au coût le plus bas possible, puis la restituer efficacement sous forme d'électricité ou de chaleur de processus industriel.

Tout cela au nom de la décarbonisation de l’industrie lourde – un travail qui doit simplement être fait et qui est délicat compte tenu de la nature intermittente des énergies renouvelables. Il est facile pour les usines de fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 lorsqu'il y a des combustibles fossiles disponibles pour créer la chaleur nécessaire, mais qu'en est-il lorsque le soleil ne brille pas ?

Nous avons déjà écrit sur les batteries thermiques « grille-pain » de Rondo, qui proposent une solution : utiliser une énergie renouvelable bon marché pour chauffer de vieilles briques d'argile ordinaires dans des conteneurs isolés, puis récupérer cette énergie selon les besoins pour environ un cinquième du coût d'un produit chimique. batterie, sous forme de chaleur de processus jusqu'à 1 500 °C (2 700 °F). Utilisant des matériaux abondants et bon marché, Rondo espère déployer cette solution à une échelle colossale, avec pour objectif rien moins que de réduire les émissions mondiales de CO2 de 15 % d’ici 15 ans.

Antora estime que son système basé sur le carbone pourrait être encore moins cher et plus utile. Plus utile à la fois parce qu'il est plus chaud, capable de fournir de la chaleur à plus de 2 000 °C (3 632 °F), il est donc immédiatement pertinent pour d'énormes segments industriels comme la sidérurgie. Et parce que l’énergie peut également être récupérée sous forme d’électricité grâce à des panneaux thermophotovoltaïques ultra performants.

Le co-fondateur et PDG Andrew Ponec a expliqué le choix des blocs de carbone d'Antora dans un article Medium, mais en substance :

"Le dernier avantage de la stabilité extrême du carbone en température est lié au transfert de chaleur", a écrit Ponec. "Le transfert de chaleur radiative est proportionnel à la température de l'objet source élevée à la quatrième puissance (T⁴), donc si vous doublez la température, vous augmentez le transfert de chaleur radiative de 16 fois. C'est un facteur d'échelle puissant ! Le résultat est qu'à des températures Au-dessus de 1 500 °C, le transfert de chaleur fonctionne complètement différemment de ce à quoi nous sommes habitués à température ambiante. Le rayonnement domine la conduction et la convection. Par exemple, à 2 000 °C, plus de 99 % du transfert de chaleur se produit par la lumière, et non par la conduction et la convection. "

Le système d'Antora exploite ainsi la lueur thermique de ses briques de carbone en utilisant un rayonnement lumineux, que Ponec décrit comme « beaucoup plus simple, moins cher et plus fiable que les alternatives ». Si un client souhaite récupérer l'énergie sous forme de chaleur, le système chauffera des tubes contenant de la vapeur, de l'air chaud ou un autre fluide de traitement, qui pourront être acheminés autour de l'installation partout où la chaleur est nécessaire.

Si le client souhaite avoir de l’électricité, Antora peut convertir la chaleur pour la fournir. "Nous l'éclairons sur des panneaux photovoltaïques modifiés (semblables aux panneaux solaires) pour produire de l'électricité", a expliqué Ponec. "Notre équipe a développé un moteur thermique à semi-conducteurs, qui bat un record mondial, qui convertit la chaleur rayonnante en électricité avec seulement quelques micromètres de matériau et sans pièces mobiles. C'est une histoire pour un autre jour, mais pour l'instant, disons simplement que c'est assez utile d'avoir un appareil compact, à forte densité énergétique, évolutif et efficace, capable de convertir la chaleur en électricité ! »

Cela nous fait penser à une cellule thermophotovoltaïque (TPV) révolutionnaire du MIT dont nous avions parlé l'année dernière, capable de convertir la chaleur en électricité à des niveaux d'efficacité d'environ 40 %, soit bien mieux que la modeste turbine à vapeur, dont la moyenne est plus proche de 35 %. En effet, les chercheurs impliqués ont mentionné un système de stockage et de récupération de chaleur à base de graphite comme l'un de leurs principaux objectifs.

Étant donné qu'Antora est également une spin-out du MIT, nous nous sommes demandés s'il s'agissait effectivement de ce moteur thermique TPV utilisé dans le système de batterie thermique au carbone d'Antora. Mais non, il semble utiliser une autre cellule TPV à l'arséniure de gallium et d'indium développée par une équipe distincte, avec une efficacité démontrée à 38,8 % dans un article publié en novembre dernier dans la revue Joule.

Antora a déclaré à MIT News qu'elle avait déjà ouvert une usine de fabrication de ces cellules TPV – la plus grande usine de ce type au monde, avec une capacité projetée de 2 MW de cellules par an. Elle travaille sur des projets industriels de l'ordre de 30 à 60 MW, à travers les États-Unis, et espère voir des installations de batteries au carbone être mises en service vers 2025, et l'entreprise espère se développer de manière agressive.