MITスピンオフ企業が4,350℉で格子エネルギーを熱として蓄積

世界で最も熱いバッテリー

MITから派生したスタートアップFourth Powerは、約4,350華氏度に加熱された巨大な炭素ブロックに電気を熱として蓄えるバッテリーを商用化する準備を進めています。これは太陽表面の温度のほぼ半分です。MIT熱伝達教授Asegun Henryによって開発されたこの技術は、格子規模のエネルギー貯蔵に対する根本的に異なるアプローチを表しており、長期用途ではリチウムイオン電池と比較して、コストと期間に関する重要な利点をもたらす可能性があります。

会社の名前はStefan-Boltzmannの法則に由来しています。これらの極端な温度では、熱を2倍にすると光出力が16倍——4乗で増加し、熱をthermophotovoltaic細胞を通じて電気に変換する効率が劇的に向上します。

熱エネルギー貯蔵の仕組み

このシステムは、概念的には単純だが技術的には高度な原理に基づいて動作します。日中のソーラーパネルやピークアワー以外の風力タービンから電力が過剰にある場合、電気抵抗を使用して炭素ブロックを加熱します。炭素は絶縁されたエンクロージャ内に保持され、1日あたり約1%の損失で熱エネルギーを保持します。

電気が必要な場合、熱い炭素ブロックは激しい熱放射を放出します。この放射はthermophotovoltaic細胞によってキャプチャされます——熱放射を電気に変換する特殊なセミコンダクタであり、太陽光パネルのように機能しますが、熱エネルギー用です。TPV細胞は、40%以上の効率で放射を電気に変換します。これはHenryのチームが実験室条件で実証した記録です。炭素ブロックとTPV細胞間の熱伝達は、融解スズポンプのシステムによって管理されます——これは2017年にHenryに最も熱い液体ポンプのギネス世界記録をもたらした革新です。

なぜ金属ではなく炭素ブロック?

貯蔵媒体としてのグラファイト炭素の選択は、システムの経済性の中心です。ほとんどの熱貯蔵アプローチは、鉄やアルミニウムなどの金属を使用しており、これらは高効率変換に必要な温度では高価で構造的に問題があります。グラファイトは溶融や腐食なしに極端な熱に耐えることができ、融解スズ熱伝達液と反応せず、生の原材料として豊富で比較的安価です。

この材料的利点により、Fourth Powerは商用規模でリチウムイオンよりもはるかに低いストレージコストを目指すことができます。同社は、商用導入規模では、その技術がリチウムイオンのコストのほんの数分の一で長期ストレージを提供でき、ユーティリティおよび格子規模の市場では往復効率と同じくらい期間が重要であるため、これは重要です。

長期貯蔵のギャップ

リチウムイオン電池は、短期格子貯蔵——2～4時間エネルギーを貯蔵して再生可能性の変動を平滑化する必要があるシステムに革命をもたらしました。しかし、グリッドがますますソーラーと風力に依存するようになるにつれて、低発電期間の複数日をカバーするストレージの必要性が増加しています。Fourth Powerのシステムは、このギャップ向けに特別に設計されています。基本設定は10時間のストレージを提供し、ストレージモジュールを追加すると期間が直線的に拡張されます。フルスケール設置は25メガワットの電力と250メガワット時間のストレージを提供します。

同社は2026年後半に1メガワット時間のパイロットシステムをデモンストレーションする予定であり、技術が大規模で検証される際に完全な商用導入が続きます。デモンストレーションが予想されるコストと性能を確認する場合、これらの温度での熱エネルギー貯蔵は、再生可能エネルギーを季節と気象パターン全体で信頼できるものにする基盤インフラの重要な部分になる可能性があります——エネルギー転換の中心的な課題である間欠性問題に対する長い間求められていた解決策。

この記事はInteresting Engineeringのレポートに基づいています。元の記事を読む.