但要想完全轉(zhuǎn)向間歇性能源，迫切需要低成本、可靠的、隨處可建的能源存儲設(shè)施。一些初創(chuàng)公司認為答案就藏在利用電力將烤面包機線圈加熱到高溫這一過程中。
加州森尼維爾市的Antora Energy公司想用碳塊來進行熱能存儲，而波士頓的電氣化熱解決方案公司(Electrified Thermal Solutions)則在尋求資金用導(dǎo)電陶瓷塊來建造類似系統(tǒng)。他們的愿景十分相似，都是使用多余的可能再生電力來將熱塊加熱到1500℃以上，然后在電網(wǎng)需要時再將其轉(zhuǎn)化為電力。
為了降低如今支持風(fēng)能和太陽能的天然氣電廠的成本，能源存儲的成本必須達到約10美元/千瓦時。每個創(chuàng)業(yè)公司都表示它的熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這一價格。如今鋰離子電池的價格約為140美元/千瓦時，麻省理工學(xué)院的經(jīng)濟學(xué)者最近發(fā)布的一項研究表明，鋰離子電池的價格可在幾年內(nèi)降到100美元/千瓦時以下，100美元/千瓦時正是展現(xiàn)出優(yōu)于化石燃料競爭力的價格。
Antora的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)官賈斯汀•布里格斯(Justin Briggs)說，為了實現(xiàn)該目標，他與2018年一起創(chuàng)辦該公司的大衛(wèi)•比爾曼(David Bierman)和安德魯•波內(nèi)克(Andrew Ponec)考慮了幾種能源存儲技術(shù)。其中包括當(dāng)前占主導(dǎo)地位的抽水儲能(將水抽到較高位置，在水回落時轉(zhuǎn)動渦輪機)，以及類似的新型重力儲能方法(舉起35噸重的物體，然后讓其墜落)。
最終，加熱碳塊憑借高能量密度、低成本、高擴展性以及簡單易行勝出。其能量密度為每立方米幾百千瓦時，與鋰離子電池相當(dāng)，比抽水儲能和重力儲能高出幾百倍，而且后兩者還“需要被山隔開的兩個水庫或像摩天大樓那么大的物塊架” ，布里格斯說。
Antora使用的是煉鋼爐和鋁廠作為電極的石墨塊。布里格斯說：“(其)產(chǎn)量已經(jīng)達到了1億噸，我們可以接入這一供應(yīng)鏈。”布里格斯設(shè)想的石墨塊尺寸與宿舍用冰箱差不多，這種冰箱通常采用模塊單元封裝，外面用一般工業(yè)絕緣材料包裹。
“用電將其加熱后，真正的問題在于如何重新轉(zhuǎn)化熱量。” 布里格斯說。用熱量驅(qū)動渦輪機是一個選擇。不過Antora選擇了熱光伏，一種類似太陽能電池的設(shè)備，其可將熾熱碳塊所發(fā)出的紅外輻射和光轉(zhuǎn)換為電能。大規(guī)模生產(chǎn)時，這種半導(dǎo)體設(shè)備的價格會顯著下降，其每瓦的成本比渦輪機低。此外，與規(guī)模越大、效果越好的渦輪機不同，熱光伏無論規(guī)模大小，表現(xiàn)都很優(yōu)異。
熱光伏已經(jīng)出現(xiàn)了幾十年，但Antora還是開發(fā)了一種新系統(tǒng)。該公司的顧問理查德•斯旺森(Richard Swanson)在20世紀70年代末期就是該技術(shù)的早期開拓者。之前，這種設(shè)備將熱轉(zhuǎn)換為電的效率一直只有20%多，直到2020年，Antora團隊創(chuàng)造了一個轉(zhuǎn)換效率超過30%的世界紀錄。該公司的方法是，用高性能的III-V價半導(dǎo)體代替硅，還采用了不會穿過半導(dǎo)體而導(dǎo)致能量損失的低能量紅外光等設(shè)計。Antora在半導(dǎo)體后面放置一個反光鏡，將紅外線反射回石墨塊，實現(xiàn)熱回收。
這種技術(shù)已經(jīng)流行起來了。Antora獲得了來自美國國防部高級研究計劃局(ARPA-E)的早期投資，并成為2017年Activate創(chuàng)業(yè)基金項目的成員。此外，該公司還獲選加入了由美國政府機構(gòu)國家可再生能源實驗室(NREL)管理的殼牌創(chuàng)新制勝加速器(Shell GameChanger Accelerator)項目。最近，該公司獲得了風(fēng)險投資人和加州能源委員會的資助來擴大技術(shù)規(guī)模，并將于2022年為一位神秘客戶建造一個試驗系統(tǒng)。
2020年成立的電氣化熱解決方案公司是2021年Activate項目的一員，該公司采取的方法略微不同。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人喬伊•卡貝爾(Joey Kabel)和丹尼爾•斯塔克(Daniel Stack)選擇用陶瓷塊作為熱存儲介質(zhì)。尤其值得注意的是，他們選擇的是目前用于在煉鋼廠捕獲廢熱的蜂巢陶瓷塊。由于陶瓷不導(dǎo)電，因此在陶瓷塊中進行摻雜，使其導(dǎo)電，并用電加熱到2 000℃。
斯塔克說，他們計劃為這種存儲熱能開拓一個廣闊的市場。他們可以用它驅(qū)動燃氣渦輪機發(fā)電，或用于其他高溫工藝，例如水泥生產(chǎn)和煉鋼等。
這兩家公司目前還在致力于解決一些技術(shù)問題，例如避免陶瓷隨時間氧化或蒸發(fā)。該系統(tǒng)的最終壽命將為20年以上，這是超越電池的另一項優(yōu)勢?？ㄘ悹栒f，他們現(xiàn)在正在建造臺式原型機，最終全尺寸系統(tǒng)的外形將與大型谷倉相當(dāng)，每立方米能夠存儲600千瓦時電力，這與Antora的能量密度相當(dāng)。
這兩家公司都需要幾年時間才能建造出全尺寸裝置。如果能證明自己，其中一家或兩家公司將為21世紀電網(wǎng)的高成本效益存儲技術(shù)鋪平道路。“我們想用可再生熱系統(tǒng)取代燃燒過程，實現(xiàn)工業(yè)和發(fā)電部門脫碳。”斯塔克說。
