Nuevas “baterías térmicas” de carbono tienen como objetivo descarbonizar las industrias estadounidenses

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El cambio abrupto de este año en la política energética federal ha hecho que el proceso de descarbonización de Estados Unidos caiga en picada. Sin embargo, las hojas de té se están alineando para una nueva ráfaga de actividad eólica y solar después de que el actual ocupante de la Casa Blanca abandone el campamento según lo previsto el 20 de enero de 2029, esta vez pacíficamente, se espera. Un buen indicador es el ritmo de actividad en el campo del almacenamiento de energía de larga duración, donde largos años de I+D finalmente están comenzando a dar sus frutos.

El largo camino hacia el almacenamiento de energía de larga duración

Las baterías tradicionales de iones de litio ya han permitido que la energía eólica y solar se conviertan en una característica generalizada en la red eléctrica del país. Sin embargo, para llegar al siguiente nivel de saturación de energía renovable, la red necesita nuevos sistemas de almacenamiento de energía que puedan almacenar más kilovatios limpios durante períodos de tiempo más largos. La descarbonización de los procesos industriales también requiere sistemas de almacenamiento de energía más duraderos y potentes.

Va a ser un asunto difícil de resolver. Actualmente, una única tecnología centenaria, la hidráulica de bombeo, controla aproximadamente 95% de la escala de servicios públicos capacidad de almacenamiento de energía de larga duración en EE.UU. Innovadores en energía hidroeléctrica Han estado ideando nuevos sistemas para ampliar el alcance del almacenamiento por bombeo, pero el acceso a los recursos hídricos seguirá siendo un factor limitante.

La búsqueda de sistemas de almacenamiento de energía de larga duración más flexibles, transportables y económicos ha alcanzado un amplio espectro, siendo el almacenamiento térmico un área particular de atención. Los sistemas térmicos transfieren energía eólica o solar a un medio de almacenamiento, la sal fundida en plantas de energía solar de concentración siendo un ejemplo.

En 2018, el Departamento de Energía de EE. UU. lanzó una nueva iniciativa destinada a estimular el interés de los inversores en nuevos sistemas de almacenamiento de energía de larga duración. Llamado DAYS (abreviatura de Duration Addition to electricitY Storage), el programa fijó un objetivo de 10 horas o más, mucho más que las capacidades de las baterías de iones de litio convencionales.

Una de las primeras startups estadounidenses en recibir financiación a través del programa DAYS fue la empresa californiana Antora Energy. En 2019 la empresa recibió una subvención a través de la oficina ARPA-E del Departamento de Energía para la entrega de un “motor térmico termofotovoltaico capaz de convertir de manera eficiente y duradera el calor de alta temperatura en electricidad”, destinado a descarbonizar los procesos industriales.

Todo ese trabajo duro está empezando a dar sus frutos

Como sugiere el nombre, los dispositivos termofotovoltaicos convierten el calor en electricidad. La tecnología TVP comenzó a surgir en la década de 1990. Aunque inicialmente se resistió a su aplicación comercial, comenzó a mostrarse más prometedor cuando se lanzó DAYS y el Departamento de Energía decidió examinarlo más de cerca.

“[The new battery] buscará duplicar la eficiencia del panel a través de nuevos materiales y un diseño de sistema inteligente, lo que potencialmente permitirá una solución rentable de almacenamiento en red”, señaló el Departamento de Energía.

La solución de “batería de calor” de Antora puede funcionar como un dispositivo TVP o puede suministrar calor directo a alta temperatura para procesos industriales. De cualquier manera, está en juego el mismo factor económico básico. La batería puede absorber el exceso de energía eólica y solar cuando las tarifas eléctricas son bajas y desplegarla cuando sea necesario.

“Antora aprovecha la electricidad renovable para calentar bloques de carbono sólido (un medio de almacenamiento seguro, abundante en la Tierra y de bajo costo que se utiliza ampliamente en todas las industrias) hasta alcanzar temperaturas calientes en un módulo de batería aislado”, afirma la compañía. “El calor almacenado luego se entrega de manera confiable a la escala y temperaturas que exigen las grandes operaciones industriales, o se puede convertir directamente en electricidad utilizando la tecnología TPV de Antora”.

Ampliación del almacenamiento de energía de larga duración

Antora ingresó al programa DAYS con una ventaja a través del acelerador Shell GameChanger en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, que verificó una eficiencia de conversión del 35% para la tecnología. Para 2023, Antora logró dos hitos considerados necesarios para aplicaciones comerciales: proporcionar calor a 1.800 °C y lograr una eficiencia de conversión del 40 %. Los puntos de referencia le valieron a Antora un total combinado de $4 millones en nuevas subvenciones de ARPA-E y la Comisión de Energía de California ese año.

Eso fue una miseria en comparación con el año pasado. En 2024 Antora clavó 150 millones de dólares en financiación Serie Bcon Socios de Descarbonización a la cabeza. En marzo pasado, el Departamento de Energía también seleccionó a Antora para recibir un premio sustancial por ampliación comercial en el marco de su Oficina de Demostraciones de Energía Limpia, aunque desde entonces la oficina ha sido vaporizada por la administración Trump.

Departamento de Energía o no, Antora todavía está en camino de crecer comercialmente. En 2023, la compañía anunció planes para construir una planta de fabricación en San José, y hoy, el ingeniero de sistemas de fabricación avanzados basados ​​en software Manufacturo tomó nota de su papel en llevar a Antora más allá de la fase de prototipo.

“A medida que se movían de desde prototipos de ingeniería hasta producción real“, necesitaban una columna vertebral operativa que pudiera seguir el ritmo de la iteración rápida y al mismo tiempo establecer una trazabilidad lista para auditorías para una escala futura”, explicó Manufacturo.

“Cuando comencé en Antora, nuestra planta de producción era un edificio vacío. Manufacturo es una de las herramientas en las que confiamos en gran medida para escalar rápidamente a nuestra actual línea de producción de estado estable”, dijo el gerente de introducción de nuevos productos de Antora, Ian Reed, en un comunicado de prensa.

Próximos pasos para el almacenamiento de energía de larga duración

Según lo descrito por Manufacturo, la operación se encuentra en la fase piloto que conduce a la producción en volumen. “A medida que las rutas y aprobaciones se estabilizan, el equipo avanza desde una cadencia piloto hacia un ritmo de salida regular. El énfasis es un ritmo predecible sin agregar fricción en el piso”, explica Manufacturo.

Mientras tanto, Antora ya tiene varios asuntos en juego, incluida una propuesta de conexión con la planta de biocombustibles Big Stone City de POET en Dakota del Sur y un posible acuerdo con Shell para evaluar su tecnología para su uso en la producción de productos químicos, entre otros procesos.

Esté atento al estado de Nueva York, favorable a las energías renovables, para detectar actividad adicional. En junio de 2024, Antora recibió una adjudicación de 14,5 millones de dólares de ARPA-E, parte de la cual estaba destinada a una asociación de almacenamiento de energía entre Antora y Con Edisonla empresa de servicios públicos que cubre la ciudad de Nueva York y el condado de Westchester.

En 2024, Con Edison elaboró ​​un plan detallado para descarbonizando su red de vapor distritalbasado en una evaluación inicial de dos docenas de tecnologías de energía limpia. De ese grupo, Con Edison seleccionó el almacenamiento de energía térmica como una de las tres tecnologías que impulsarán sus esfuerzos de descarbonización del vapor a corto plazo, junto con las calderas eléctricas y las bombas de calor industriales.

“Estos activos representan las tecnologías de descarbonización más maduras tecnológica y comercialmente disponibles, cuyo uso daría como resultado la electrificación de hasta un tercio de la capacidad total de vapor para 2035”, afirma la empresa.

Juego encendido.

Foto: La startup estadounidense de almacenamiento de energía Antora está fabricando “baterías de calor” termofotovoltaicas que almacenan energía renovable para convertirla en electricidad o calor, capaces de impulsar operaciones industriales (cortesía de Manufacturo a través de prnewswire.com).