校友的热电池帮助工业消除化石燃料

全球可再生能源项目的爆炸式增长正在导致饱和问题。随着越来越多的可再生能源进入电网，在一天中风能和太阳能发电达到峰值的时段，电力价值直线下降。问题是限制了世界上一些阳光最充足、风最大的地方的可再生能源投资。

现在，由 David Bierman SM '14、PhD '17 联合创立的 Antora Energy 正在通过一种低成本、高效的热电池来解决风能和太阳能的间歇性问题，该电池将电力存储为热量，以供制造商和其他能源需求旺盛的公司使用。企业停止使用化石燃料。

“我们在最便宜的时候用电，也就是说在阵风最强、阳光最亮的时候，”比尔曼解释道。“我们通过电阻加热器运行电力来提高一种非常便宜的材料的温度 - 我们使用碳块，它们非常稳定，以令人难以置信的规模生产，并且是地球上最便宜的材料之一。当您需要从电池中获取能量时，您可以打开一个大快门来提取热辐射，该热辐射用于使用我们的热光伏（TPV）技术产生工艺热量或电力。最终结果是一个零碳、灵活的工业热电联产系统。”

Antora 的电池可以通过在工业中使用来极大地扩大可再生能源的应用，工业是美国经济的一个部门，占2021年所有温室气体排放量的近四分之一。

Antora 表示，它能够实现热发电 TPV 技术长期以来的承诺，因为它的电池效率和可扩展性达到了新的水平。今年早些时候，Antora 开设了一家新的制造工厂，每年能够生产 2 兆瓦的 TPV 电池——该公司表示，这使其成为世界上最大的 TPV 生产工厂。

Antora 的热电池制造设施和示范装置位于阳光普照的加利福尼亚州，可再生能源占当地电力总量的近三分之一。但安托拉的团队表示，随着越来越多的大型可再生能源项目连接到全球电网，其技术在其他地区也有前景。

“我们今天将[可再生能源含量高]的地方视为事情发展方向的标志，”比尔曼说。“如果你看看可再生能源行业的顺风车，就会发现太阳能和风能是不可避免的，需要以令人难以置信的规模进行部署，以避免气候灾难。我们将看到这些可再生能源新增数太瓦，所以你今天在加利福尼亚州、德克萨斯州或堪萨斯州看到的可再生能源生产过剩的时期，只是冰山一角。”

Bierman 自从在麻省理工学院工作以来一直致力于热能存储和热光伏发电，而 Antora 与麻省理工学院的联系尤其紧密，因为它的进步是麻省理工学院两家初创公司合二为一的结果。

校友强强联手

比尔曼在麻省理工学院机械工程系攻读硕士和博士学位，研究固态太阳能热能转换系统。2016年，在学习15.366课程（气候与能源风险投资）时，他遇到了Jordan Kearns SM '17，当时他是技术与政策项目和核科学与工程系的研究生。当两人开始研究可再生能源时，他们开始将风能和太阳能的间歇性视为机遇而不是问题。

卡恩斯说：“美国有些地方的风能和太阳能有时超出了我们的利用范围。” “这不仅是减少排放的机会，也是降低能源成本的机会。有什么应用？我认为人们谈论的不是能源生产过剩，而是间歇性问题。”

卡恩斯通过麻省理工学院能源计划进行了研究，研究人员得到了麻省理工学院风险指导服务和麻省理工学院沙盒创新基金的支持，以进一步探索利用波动的电价的方法。

卡恩斯于 2017 年正式成立了一家名为 Medley Thermal 的公司，帮助使用天然气的公司在价格合适时转向使用可再生能源生产的能源。为了实现这一目标，他将现成的电锅炉与新颖的控制软件结合起来，以便公司可以在特别有风或阳光明媚的时候将能源从化石燃料无缝切换到电力。麦德利后来成为麻省理工学院清洁能源奖的决赛入围者，卡恩斯希望比尔曼作为联合创始人加入他的行列，但比尔曼获得了一项将热能存储解决方案商业化的奖学金，并决定在毕业后继续从事这项工作。

这次分手最终对两位校友都有好处。在接下来的几年里，卡恩斯领导 Medley Thermal 完成了一系列项目，在这些项目中，规模逐渐扩大的公司从依赖天然气或丙烷来源转向依赖电网的可再生电力。这项工作最终在佛蒙特州杰伊峰度假村完成，卡恩斯称这是美国最大的利用可再生能源产生热量的项目之一。该项目预计每年可减少二氧化碳排放约2500吨。

与此同时，比尔曼进一步开发了一种用于工业脱碳的热能存储解决方案，该解决方案的工作原理是使用可再生电力来加热碳块，并将其存储在绝缘体中以长期保留能量。然后，这些区块产生的热量可用于向客户提供电力或热能，温度可超过 1,500 摄氏度。去年 Antora 筹集了 5000 万美元的 A 轮融资时，比尔曼询问卡恩斯是否可以买下 Medley 团队的股份，并表示：研究人员最终成为了同事。

“Antora 和 Medley Thermal 有类似的价值主张：电力成本低廉，我们希望将其与工业部门联系起来，”Kearns 解释道。“但是，Medley 在可用的基础上使用可再生能源，然后当风停止时，我们又用锅炉燃烧化石燃料，而 Antora 有一个热电池，可以吸收电力，将其转化为热量，同时也可以将其储存起来。”作为热量，所以即使风停止吹，我们也有一个热量库，我们可以继续从中获取蒸汽或电力或任何设施所需的东西。因此，我们现在可以通过抵消更多燃料来进一步降低能源成本，并提供 100% 的清洁能源解决方案。”

团结一致，我们规模扩大

如今，卡恩斯负责管理 Antora 的项目开发部门。

“还有其他更大的项目正在筹备中，”卡恩斯说。“Jay Peak 项目的发电量约为 3 兆瓦，但我们现在正在进行的一些项目是 30、60 兆瓦的项目。这些项目更注重工业，它们位于我们拥有强大工业基础和丰富可再生能源的地方，从德克萨斯州到堪萨斯州再到达科他州，这些地方都是我们的团队亲切地称之为“风带”的国家中心。”

Antora 未来的项目将与化工、采矿、食品和饮料以及石油和天然气行业的公司合作。其中一些项目预计最早将于 2025 年上线。          

该公司的规模扩张战略以廉价的电池生产工艺为中心。

“我们不断地问自己，‘我们在这里能生产出最好的产品是什么？’”比尔曼说。“我们开发了一个紧凑的集装箱式模块化系统，可以运送到现场并轻松集成到工业流程中。这意味着我们没有巨大的建设项目、时间表和预算超支。相反，这一切都是为了扩大生产这些热电池的工厂并进行批量生产。”

对于卡恩斯和比尔曼来说，这是一段曲折的旅程，但他们现在相信自己有能力帮助大公司实现无碳排放，同时促进太阳能和风能行业的增长。

比尔曼说：“我越深入地研究这个问题，我就越震惊于它在当今脱碳难题中的重要性。” “自从我们 2016 年首次开始谈论这一问题以来，这种需求已经变得非常现实。经济机会已经增加，但更重要的是，各行业对脱碳需求的认识完全不同。Antora 可以帮助解决这个问题，因此我们正在尽快扩大规模，以满足我们在市场上看到的需求。”