지난 12주 동안 캘리포니아 스타트업 론도 에너지 세계 최대의 열 배터리라고 불리는 것을 작동시켜 왔습니다. Rondo의 시스템은 값싼 재생 가능 전기를 산업 공정에 필요할 때 배출할 수 있는 열로 변환합니다.
이는 태양이나 바람이 없을 때 그리드에 전기를 공급하는 대부분의 차세대 에너지 저장 전략과 다릅니다. 대신 Rondo의 시스템 목표는 철강 제조 및 시멘트와 같이 배출이 많은 부문을 탈탄소화하는 데 도움이 됩니다.
이 시스템은 용광로를 결합한 토스터처럼 작동합니다. 태양 전지판에서 나오는 전기는 토스터 오븐의 전선과 유사하게 철선을 가열합니다. 이는 수백 톤의 내화 벽돌을 최대 1,500°C의 온도로 데웁니다. 하루 4~6시간 충전하면 연소나 배출 없이 열이 공기나 증기로 방출될 수 있습니다.
열을 방출하기 위해 순환 송풍기를 켜서 벽돌 더미를 통해 공기를 밀어 올리고 배출구를 통해 방출하기 전에 1,000°C 이상으로 가열합니다. 공기 흐름을 조정하여 열 전달 속도를 제어할 수 있습니다. 배터리는 콘센트를 통해 배터리를 빠져나가기 전에 가열된 공기가 통과하는 연결된 챔버에 물을 주입하여 열 대신 증기를 방전할 수 있습니다.
열 에너지 저장의 실제 과제는 열을 저장하는 것이 아닙니다. 빠르게 충전한 다음 동일한 온도에서 지속적으로 열을 전달할 수 있다고 말합니다. 존 오도넬Rondo Energy의 최고 혁신 책임자. O’Donnell이 “벽돌과 개방형 챔버의 3D 체커보드”라고 설명하는 Rondo의 열 배터리 구조는 온도를 균일하게 유지하고 급속 충전을 가능하게 합니다. O’Donnell은 “토스터를 켜고 끄는 것만큼 빠르게 충전 회로를 켜고 끌 수 있습니다.”라고 말합니다. “그래서 우리는 민첩해질 수 있습니다.”
Rondo의 첫 번째 프로젝트에서 100메가와트시 배터리는 캘리포니아주 컨 카운티에 있는 Holmes Western Oil Corp.에서 운영하는 향상된 석유 회수 시설에 열을 공급하고 있습니다. 작은 사무실 건물 정도의 크기인 이 배터리는 이 목적을 위해 구축된 독립형 20MW 태양광 어레이에서 전력을 공급받습니다. 청정 전기를 열로 변환한 뒤 증기를 생성해 유정에 주입하고 가열해 묽어지고 흐르기 쉽게 만들어 생산량을 늘리는 방식이다.
Holmes Western Oil은 이전에 가스 연소 보일러를 사용하여 이를 달성했습니다. 이를 절단하면 홈즈는 13,000톤 미만의 CO를 절약할 수 있습니다.2 Rondo에 따르면 매년 배출량을 줄이는 동시에 비용도 절감할 수 있다고 합니다. O’Donnell은 “이 유전은 주에서 두 번째로 큰 산업 열을 사용합니다.”라고 말합니다.
화석 연료 추출을 위해 최초의 상업용 규모의 배출 감소 배터리를 배치하기로 한 Rondo의 선택은 논란을 불러일으켰습니다.
청정 산업 열을 위한 열 배터리
여러 개의 다른 회사 산업용 열을 응용한 열전지를 개발하고 있습니다. 안토라에너지 모듈화한다 탄소 블록 열 배터리 1,500°C 이상에 도달할 수 있으며 시범 산업 현장에 배치되고 있습니다. 에너지네스트 콘크리트 기반 열 모듈의 초기 상용 설치를 수행하고 있으며 Siemens Energy와 협력하여 유럽 전역으로 확장하고 있습니다. 칼렉트라의 초고온 시스템은 파일럿 단계에 있으며, 어스엔에너지 지난 7월 모듈형 저온열전지를 출시했다.
이들 회사는 열이 철강, 시멘트, 식품, 화학제품 등 주요 원자재 생산에 핵심이기 때문에 열에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 제조 공정 중 다수는 연속적으로 실행되며 한 번에 몇 주 또는 몇 달 동안 고온을 유지합니다. 우유 저온살균의 경우 72°C 1,000°C 이상 강철 만들기 아니면 시멘트.
일관된 열을 생산하는 가장 저렴하고 효율적인 방법은 오랫동안 화석 연료를 사용해 왔습니다. 석탄이나 천연가스만큼 느리고 뜨겁게 타는 것은 없습니다. 에너지 밀도, 신뢰성 및 저렴한 비용으로 인해 교체가 어려워졌습니다. 그러나 산업 열은 약 18% 온실가스 배출과 20퍼센트 이상 글로벌 에너지 소비량. 따라서 이러한 산업 부문의 탈탄소화를 목표로 하는 혁신가들은 이를 위해 할 일을 잘 처리하고 있습니다.
하지만 태양광발전은 점점 더 저렴해지고 있다. 2024년 캘리포니아 태양광발전소 생성됨 거의 가스 발전소만큼 많은 전기를 공급합니다. O’Donnell은 “풍력 및 태양광 산업이 이룩한 성과로 인해 이제 세계 여러 곳에서 연료보다 저렴한 간헐적인 전력망 가격을 갖게 되었습니다.”라고 말합니다. 일부 지역에서는 너무 많은 청정 전력을 생산하여 그리드가 모든 전력을 흡수할 수 없어 마이너스 전기 가격이 발생합니다. 하루에 몇 시간 동안.
열 배터리는 어떻게 확장할 수 있나요?
열을 공급하는 열 배터리는 몇 가지 문제에 직면해 있습니다. 규모를 확장하려면 산업 고객은 저렴한 시간대에 재생 가능 전기를 도매로 구매해야 하며, 이를 위해서는 동적 실시간 가격이 필요합니다. 많은 주에서는 산업 고객이 고정된 일일 요금으로 전력을 구매하는 것을 허용합니다. O’Donnell은 “우리는 규제 프레임워크가 현대화되기를 진심으로 바라고 있습니다.”라고 말합니다.
천연가스 가격도 중요한 역할을 합니다. 미국에서는 파쇄에 따른 셰일가스 덕분에 비교적 저렴하지만, 수출 등으로 가격이 오르면 론도 같은 배터리가 더 저렴한 열원이 될 수 있다. 독일 등 유럽 국가에서는 이미 이런 일이 벌어지고 있다. 천연가스 가격 지난 3년 반 동안 급등했습니다.
또한 열 배터리는 기존 산업 인프라에 통합하기 어려울 수 있습니다. 모든 시설에 사무실 건물 크기의 배터리와 전용 태양열 어레이를 위한 공간이 있는 것은 아닙니다. 배터리의 높은 초기 비용과 아직 대부분 입증되지 않은 기술이라는 사실로 인해 일부 잠재 고객은 배터리 사용을 꺼릴 것입니다.
그럼에도 불구하고 Rondo와 같은 열 배터리는 산업 부문의 탈탄소화를 위한 유망한 솔루션입니다. “열저장 시장은 확실히 가속화되어 의미 있는 영향을 미칠 수 있습니다.”라고 Blaine Collison 전무이사는 말합니다. 재생 가능한 열 협력열에너지 탈탄소화에 초점을 맞춘 연합입니다. “비교적 간단한 재료, 재생 가능한 전기를 활용하는 능력, 모듈성 등 기술의 기본 특성 중 일부를 살펴보면 규모가 보입니다.”