Diese heißen Felsen können heller leuchten als die Sonne. Sie könnten auch dazu beitragen, das Ende der fossilen Brennstoffe herbeizuführen
Mehr als eine Million Jahre später, während die Menschheit darum kämpft, sich rechtzeitig von den fossilen Brennstoffen zu lösen, um einen Klimakollaps zu vermeiden, erlebt diese einfache Idee ein modernes Comeback - und heiße Steine sind heißer denn je, im wörtlichen und übertragenen Sinne.
"Das Gestein in der Kiste hat im Moment eine Temperatur von etwa 1.600 Grad Celsius", sagt Andrew Ponec, der neben einer Thermobatterie von der Größe eines kleinen Gebäudes steht. Das sind fast 3.000 Grad Fahrenheit, "heißer als der Schmelzpunkt von Stahl", erklärte er.
Das Besondere an seiner Kiste mit weißglühenden Steinen ist jedoch, dass sie nicht durch die Verbrennung von Kohle oder Gas erhitzt wurden, sondern durch das Einfangen von Sonnenlicht mit den Tausenden von Photovoltaik-Solarzellen, die seinen Prototyp westlich von Fresno umgeben.
Bei Erfolg könnten Ponec und sein Start-up-Unternehmen Antora Energy Teil eines neuen, mehrere Billionen Dollar schweren Energiespeichersektors sein, der einfach die Sonne oder den Wind nutzt, um Kisten mit Steinen heiß genug zu machen, um die größten Fabriken der Welt zu betreiben.
"Die Leute haben manchmal das Gefühl, dass sie uns beleidigen, wenn sie sagen: 'Hey, das klingt wirklich einfach'", lachte Ponec. "Und wir sagen: 'Nein, das ist genau der Punkt.'"
Ponecs Leidenschaft für saubere Energie begann, als er als neugieriges Schulkind in der Garage seiner Eltern an Photovoltaikanlagen bastelte und sich dazu verleiten ließ, sein Studium in Stanford abzubrechen, um Solaranlagen im Netzmaßstab zu bauen.
Als er zurückkehrte, um seinen Abschluss zu machen, erkannte er, dass Sonne und Wind zwar hervorragend geeignet sind, um die Batterien von Autos und Häusern aufzufüllen, dass es aber einen noch dringenderen Bedarf gibt, die Brennstoffquellen für die industrielle Wärme zu sanieren, die für die Herstellung von Babynahrung bis hin zu Stahl benötigt wird. Und da der Energiebedarf einer Fabrik oft rund um die Uhr besteht, muss die Schwerindustrie noch von den sinkenden Preisen für erneuerbare Energien profitieren.
"An den meisten Tagen in der Mitte des Tages ist Strom in Kalifornien auf dem Großhandelsmarkt kostenlos und manchmal sogar im Minus, weil so viel Solarstrom installiert wurde", sagte Ponec, "und das Gleiche erleben wir in anderen Bundesstaaten bei Wind. Das Problem ist, dass man seine Fabrik nicht abschalten kann, wenn die Sonne hinter einer Wolke verschwindet oder der Wind aufhört zu wehen, und das ist genau das Problem, auf das wir uns konzentriert haben.
Während das Wort "Batterie" höchstwahrscheinlich an die chemische Art erinnert, die im Jahr 2023 in Autos und Elektronikgeräten zu finden ist, speichern heiße Steine derzeit zehnmal so viel Energie wie Lithium-Ionen auf der ganzen Welt, dank einer Erfindung aus den 1800er Jahren, die als Cowper-Öfen bekannt ist. Diese massiven Türme aus übereinander gestapelten Ziegelsteinen, die häufig in Hüttenwerken zu finden sind, nehmen die Abwärme eines Hochofens auf, bis sie auf fast 3.000 Grad Celsius erhitzt ist, und stellen dann für etwa 20 Minuten über 100 Megawatt Wärmeenergie zur Verfügung.
Der Prozess kann 30 Jahre lang 24 Mal pro Tag wiederholt werden, und Antora gehört zu den Start-ups, die mit verschiedenen Gesteinsarten in isolierten Kisten oder geschmolzenem Salz in Zylindern experimentieren, um die effizienteste Kombination zu finden.
"Wir waren aus mehreren Gründen sehr fasziniert von Graphit", sagte Ponec. Der billige und reichlich vorhandene Kohlenstoff, der in Bleistiften vorkommt und auch zum Schmelzen von Aluminium und Stahl verwendet wird, kann so viel Wärme speichern, dass er heißer als die Sonne leuchtet, sagte er.
"Das Wichtigste, was diese Öfen nicht hatten, war eine Möglichkeit, die Hitze wieder nach draußen zu bringen", sagte er. "Wir haben einige Hohlräume und Lücken in der Kohle eingebaut, durch die Licht aus dem Inneren des Systems nach außen dringen kann, und einige isolierte Türen, die sich öffnen und schließen lassen, so dass das Licht nach außen dringen kann, wenn man es braucht. In Zukunft werden wir dieses Licht nicht nur zur Dampferzeugung nutzen, sondern auch zur Erzeugung von Wärme mit viel höheren Temperaturen für Industrien wie Zement und Stahl."
Antora konnte 80 Millionen Dollar Startkapital von Investoren wie Bill Gates aufbringen, aber der Hauptkonkurrent ist ein anderes Startup aus der Bay Area namens Rondo, das feuerfeste Ziegel verwendet, die gewichtsmäßig billiger sind als Kohlenstoff, aber nicht so energiedicht. Rondo hat noch mehr Finanzmittel als Antora erhalten, und seine erste Batterie liefert kommerziellen Strom für eine Ethanolanlage in Kalifornien.
"Wir hatten diesen Durchbruch, der es uns ermöglicht, Ziegel direkt mit unsichtbarem Infrarotlicht von Heizelementen zu erwärmen", sagte Rondo-CEO John O'Donnell gegenüber CNN. "Wir wussten sofort anhand von technischen Berichten Dritter, dass dieses Material 100 Jahre halten wird."
Tesla hat kürzlich vorausgesagt, dass eine kohlenstofffreie Welt erstaunliche 240 Terawattstunden an Energiespeichern benötigen wird - mehr als das 340-fache der Menge an Speichern, die mit Lithium-Ionen-Batterien im Jahr 2022 gebaut werden. O'Donnell geht davon aus, dass mehr als die Hälfte dieser neuen Kapazität in Form von Wärmebatterien entstehen wird, einfach weil die Rohstoffe so leicht verfügbar sind.
Indem sie ihre Fabriken an so viele Wärmebatterien anschließen, wie sie benötigen, müssen die Hersteller nicht jahrelang auf Netzanschlüsse und Aufrüstungen warten.
In Anbetracht dieser finanziellen Erwägungen muss die alte Redewendung "dumm wie Bohnenstroh" für diese neue industrielle Revolution vielleicht überarbeitet werden.
"Aufregende Technologien sind großartig, wenn man ein Risikokapitalgeber ist, und tödlich, wenn man ein Banker ist", sagte O'Donnell. "Und es sind die Banker und die Leute von der Infrastrukturfinanzierung, die diese ganze Klasse von Technologien mögen. Sie ist nicht besonders sexy, aber das ist eine wirklich gute Sache".
"Beide Unternehmen beschäftigen sich mit der Speicherung von Wärme und Strom", sagte Jesse Jenkins, Professor für Ingenieurwesen an der Princeton University. "Und ich denke, wie bei Wasserstoff, der ebenfalls eine flexible Rolle spielen kann, ist es diese Art von Langzeitspeichertechnologie, der ich am optimistischsten gegenüberstehe."
Jenkins, der sich auf Energiesysteme im Makromaßstab spezialisiert hat, ist auch Berater von Rondo und meint, dass das Hot-Rocks-Modell einen deutlichen Vorteil gegenüber chemischen Batterien hat, die zwar Strom, aber keine Wärme speichern können.
"Wenn man beides kann, kann man von den Kostenkurven und den Skalierungsvorteilen in den größeren Industriesektoren profitieren, während einige der reinen elektrochemischen Batterieunternehmen in einer Phase sind, in der es um alles oder nichts geht", so Jenkins gegenüber CNN.
Sowohl der CEO von Andora als auch der von Rondo nahmen am COP28-Klimagipfel in Dubai teil, wo die Macht der Erdölstaaten des Nahen Ostens ausreichte, um die globale Verpflichtung zur Beendigung fossiler Brennstoffe zu schwächen. Aber beide Männer kehrten begeistert von dem Interesse an ihren Ideen und den Dutzenden von anderen Durchbrüchen im Bereich der sauberen Energie zurück.
"Wenn Sie mich vor fünf oder zehn Jahren gefragt hätten, hätte ich gesagt: Ich bin mir nicht sicher, ob wir alles haben, was wir für die Dekarbonisierung brauchen", sagte Ponec, als er durch die Solaranlage schlenderte, die seine Batterie mit Strom versorgt, während in der Nähe ein Gaskraftwerk still und untätig dastand. "Aber heute haben wir die Werkzeuge, die wir brauchen. Wir müssen sie nur einsetzen. Der Übergang ist unvermeidlich. Er wird kommen. Und wenn Sie hinter verschlossenen Türen mit den meisten Leuten in der Branche der fossilen Brennstoffe sprechen, werden sie das Gleiche sagen.
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Quelle: edition.cnn.com
