تعتمد الصناعات حول العالم على كميات كبيرة من الحرارة في عمليات مثل صهر المعادن وتحويل الرمل إلى زجاج. وتعتمد هذه الصناعات حاليًا بشكل كبير على الوقود الأحفوري للحصول على هذه الحرارة، مما يجعل البحث عن بديل فعال ومستدام مهمةً بالغة الأهمية. تستخدم البطاريات الحرارية من شركة أنتورا إنرجي الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لتسخين كتل الكربون، مما يوفر حلاً عمليًا لاحتياجات التدفئة والطاقة الصناعية. تُحدث هذه البطاريات ثورةً في القطاع الصناعي الذي يصعب إزالة الكربون منه، حيث تُقدم بديلاً بسيطًا واقتصاديًا وصديقًا للبيئة لطرق تخزين الطاقة التقليدية.
أنتورا للطاقة لقد وجدوا حلاً من خلال تقنية البطاريات الحرارية المبتكرة، التي تستغل فائض الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لرفع كتل الكربون إلى درجات حرارة إشعاعية حارقة. تستطيع هذه التقنية توفير الكهرباء أو معالجة الحرارة بسرعة تصل إلى 2000 درجة مئوية عند الحاجة. تُستخدم هذه الكهرباء لـ كتل الجرافيت الحرارية إلى درجات حرارة تتجاوز 3,200 درجة فهرنهايت داخل حاوية معزولة حرارياً. بفتح نافذة في الحاوية، تُطلق الحرارة المخزنة ويمكن يمكن أيضًا تحويلها إلى كهرباء استخدام الحرارية وقد بدأوا مؤخرًا مشروعًا تجريبيًا على نطاق تجاري في فريسنو، كاليفورنيا.
أندرو بونيكوقال المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة أنتورا للطاقة، "في المناطق التي تتوفر فيها مصادر الطاقة المتجددة غير المكلفة، نتنافس بشكل مباشر مع الوقود الأحفوري، وعملاؤنا يختاروننا ليس لأنهم يريدون أن نكون صديقين للبيئة - على الرغم من أنهم يريدون ذلك في كثير من الحالات - ولكن لأن هذا في الواقع يحقق لهم الربح."
أنتورا، بدعم من بيل غيتس، يتطور بطاريات كبيرة لتسهيل عملية الانتقال من المصانع إلى الطاقة النظيفة وهذه هي الطريقة التي يتم بها تنفيذ هذه العملية.
- هم يستخدمون فعالة من حيث التكلفة ومتقطعة الكهرباء لتسخين كتل الكربون الكبيرة.
- إلى تقليل تسرب الحرارة يتم تغليف الكربون بالعزل الصناعي القياسي.
- يتم تسخير هذه الطاقة الحرارية لتزويد العملاء الصناعيين بـ الحرارة والطاقة المعالجة في حين إنتاج انبعاثات صفرية.
يؤدي الجمع بين كل هذه المكونات إلى ظهور حل بسيط وأنيق، ولهذا السبب يعد من بين الاختراعات الأكثر تأثيرًا في عام 2023. وقد أعلنت الشركة عن منشأة التصنيع مع خروج الصناديق الأولى من خط الإنتاج في عام 2024. كما تعمل شركة Antora أيضًا على تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء مرة أخرى للعمليات الصناعية باستخدام الألواح الكهروضوئية، التي تعمل على الضوء المكثف المنبعث من الكتل المتوهجة.
نبذة عن البطارية الحرارية من Antora
كانت عملية تسخين مادة رخيصة الثمن ومتوفرة بسهولة بالغة، وأكثر فعالية من حيث التكلفة من أي طريقة بديلة لتخزين الطاقة. بعد بحث متعمق في العديد من مواد التخزين وطرق استعادة الحرارة، اندهش المؤسسون من بساطة ما اكتشفوه. كشف الاكتشاف الأولي أن الكربون مادة استثنائية. وفيما يلي مميزات الكربون مع توضيح الأسباب التي جعلته الخيار الأفضل.
1. تكلفة المواد الخام
كتل الكربون هي مواد تخزين حراري منخفضة التكلفة. وهي مصنوعة من نفايات الكربون الصلبة يتم إنتاجها من قبل صناعات أخرى وهي بأسعار معقولة جدًا.
2. صديقة للبيئة وآمنة
يعد الكربون الصلب خيارًا موثوقًا به نظرًا لـ التحرر من القيود المفروضة على سلسلة التوريد، ومخاوف العدالة البيئية، وقضايا السمية.
3. العرض على نطاق واسع
تنتج صناعة المعادن حوالي 30 مليون طن من كتل الكربون حتى لو استُخدم جزء صغير فقط من سلسلة التوريد هذه، فإنه لا يزال قادرًا على توفير سعة تخزين طاقة تبلغ تيراواط/ساعة سنويًا.
4. خصائص حرارية وميكانيكية متميزة
يتميز الكربون بخصائصه الفيزيائية الاستثنائية، مثل:
- الموصلية الحرارية الفائقة
- انبعاثية عالية
- مقاومة رائعة للصدمات الحرارية
- الموصلية الكهربائية ممتازة
- زيادة القوة الميكانيكية في درجات الحرارة العالية
تقدم هذه الخصائص العديد من المزايا التشغيلية تتميز هذه البطاريات الحرارية من شركة Antora Energy بقدرتها على امتصاص كميات كبيرة من الكهرباء بكفاءة وعمر افتراضي غير محدود. والجدير بالذكر أن السعة الحرارية العالية للكربون تتجاوز سعة معظم مواد التخزين الحراري التقليدية. بنسبة 30%-70%مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في سعة تخزين الطاقة لكل وحدة كتلة.
انظر أيضا: حلول تخزين B2U تعيد استخدام بطاريات السيارات الكهربائية في مزارع الطاقة الشمسية
5. مرونة لا مثيل لها في درجات الحرارة
الكربون مادة مستقرة للغاية، ويبقى صلبًا في درجات الحرارة حتى أكثر من 3000 درجة مئوية، وهي ضعف درجة انصهار الفولاذ، وحوالي نصف درجة حرارة سطح الشمس. هذه الخاصية المميزة تفتح الباب أمام العديد من المزايا الرئيسية، كما هو مذكور أدناه.
- كثافة الطاقة – تؤدي درجة حرارة التشغيل القصوى العالية إلى زيادة كثافة الطاقة، مما يقلل من حجم النظام والتكلفة.
- البساطة - يُعد استخدام كتل الكربون الصلبة لتخزين الحرارة بديلاً بسيطًا واقتصاديًا لاستخدام الأملاح المنصهرة. فهو يُغني عن أنظمة الاحتواء المعقدة، ويوفر البساطة والأسعار المعقولة والموثوقية.
- الإشعاع الحراري – يتميز الكربون بثباته الحراري الشديد، مما يُحسّن انتقال الحرارة. فعند درجات حرارة أعلى من 1500 درجة مئوية، يختلف انتقال الحرارة عن درجة حرارة الغرفة.
- تطبيق درجات الحرارة العالية جدًا – تحتاج صناعات مثل الإسمنت والصلب والمواد الكيميائية إلى درجات حرارة عالية جدًا لعملياتها. توفر أنظمة تخزين الكربون هذه الحرارة عند أي درجة حرارة تحتاجها هذه الصناعات.
- انبعاثات غازات الدفيئة - يمكن أن يساعد في خفض الانبعاثات من بعض أكبر مصادر انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري في العالم.
نبذة عن أنتورا
بدء التشغيل يهدف إلى إحداث ثورة القطاع الصناعي الذي يصعب إزالة الكربون منه مع الحفاظ على ضبط التكاليف. في الولايات المتحدة، يُخصص ثلث الطاقة المستهلكة للتدفئة في المصانع، بدءًا من الغاز الطبيعي لتشغيل غلايات مصانع الجعة ووصولًا إلى الفحم المستخدم في أفران صناعة الصلب.
كيف تعمل؟
تم تصميم البطاريات الحرارية خصيصًا لتخزين الطاقة بكفاءة، ويتم ذلك بالطريقة التالية.
- عن طريق الاستفادة الكهرباء من الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح المصادر، يتم تسخين كتل الكربون الكبيرة.
- يتم تسخير الطاقة وتوجيهها عبر ملفات، مثل تلك الموجودة في محمصة الخبز، لتوليد حرارة شديدة تتجاوز 3,000 درجة فهرنهايت.
- ثم يتم امتصاص هذه الحرارة الشديدة بواسطة المواد الصلبة، كتل الكربون المعزولة جيدًامما يؤدي إلى تخزين كمية كبيرة من الطاقة.
- هذه الكتل المخزنة للحرارة، كل منها يبلغ حوالي متر في الطول، تصل درجات الحرارة إلى مستويات عالية للغاية داخل حاويات معزولة وتكون قادرة على إطلاق الحرارة حسب الحاجة للمعدات الصناعية.
- مع إمكانية إنشاء موقع واحد منزل بين 10 و 100 ورغم أن هذه الوحدات بحجم حاويات الشحن، فإن قدرات تخزين الطاقة على نطاق واسع هائلة.
- يتم تجميع الوحدات في المصنع ويتم شحنها بالطريق البري إلى الموقع، حيث يتم تشغيلها وتشغيلها.
- وتقع وحدة العرض الخاصة بهم في موقع شركة كهرباء في فريسنو، كاليفورنيا.
حول المؤسسين
أندرو بونيك شارك في تأسيس أنتورا للطاقةوقد نجحت هذه الشركة المبتكرة في جذب دعم المستثمرين المرموقين مثل Lowercarbon Capital وBreakthrough Energy Ventures، الذين يدركون الإمكانات الهائلة وقيمة مهمة الشركة.
يتجلى تفاني بونيك في مجاله من خلال خلفيته التعليمية، حيث حصل على درجة البكالوريوس في هندسة أنظمة الطاقة من جامعة ستانفورد المرموقة. وخلال فترة عمله هناك، أجرى أبحاثًا مكثفة في مجال الطاقة الكهروضوئية المتقدمة وإلكترونيات الطاقة. في عام 2014،بدأ السيد بونيك شركة تدعى Dragonfly Systems، والتي عملت على إلكترونيات الطاقة الجديدة لمحطات الطاقة الشمسية الكبيرة، وقد اشترتها شركة SunPower.
المؤسس المشارك والمدير التنفيذي للعمليات في شركة أنتورا للطاقة، الدكتور جاستن بريجزكما شارك بفعالية في تطوير منتجات مبتكرة لتخزين الطاقة الحرارية، مما يضمن توفير حرارة وطاقة مستمرتين وخالية من الكربون على مدار الساعة. حصل الدكتور بريجز على بكالوريوس في الفيزياء من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، ودكتوراه في الفيزياء التطبيقية من جامعة ستانفورد. خلال دراساته للدكتوراه، ركز على تكنولوجيا الطاقة المتجددة، واستكشف المواد عالية الحرارة لتوليد الطاقة وتخزينها.
ديفيد بيرمان، المؤسس المشارك والمدير التجاري لشركة Antora Energy، لديه خلفية مثيرة للإعجاب وحاصل على درجة علمية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا المرموق.
مصدر: أنتورا
