塩、空気、レンガがエネルギー貯蔵の未来になるか？
Salt, Air and Bricks: Could This Be the Future of Energy Storage?
By Roger Harrabin
The Guardian 2024.04.01
新興企業は電池の工業化を目指して熱に目を向ける。
電池の成分を考えると、リチウム、カドミウム、ニッケルが思い浮かぶ。塩、空気、レンガ、カイロジェルはどうであろうか？電力を大量に消費する未来では、熱を必要とするメーカーに熱を供給し、エネルギーが不足しているときに照明を点灯し続けるのに役立つように設定されている。
エネルギー貯蔵には2通常の目的がある。風が弱まったときや太陽が照りつけなくなったときに隙間を埋めることと、ユーザーがオフピークの電力を安価に購入して、必要な時に使用出来るようにすることである。
これまで、産業用途向けの貯蔵は主に巨大な従来型蓄電池に焦点が当てられてきたが、イギリス・ナショナル・グリッドは遅延が発生する中、より迅速に蓄電池を送電網に接続したいと考えている。しかし、熱の形でエネルギーを蓄えることへの関心が高まっている。そこで、空気、塩、レンガなどの日常の材料が登場する。これらの材料は暖かさを保つのに優れているからである。いくつかの新興企業が現在、この手法の産業化を目指している。
蓄熱が議題に上がっている。先月、貴族委員会は政府に対し、エネルギー貯蔵についてもっと真剣に取り組むよう要請し、今月は機械学会が主催する会議で熱電池の訴訟が審理される予定である。
産業が必要とする総エネルギーの半分以上を熱が供給しているが、機械学会によれば、電池と水素が脚光を浴びており、熱を蓄える単純なシステムは無視されているという。会議で注目される技術の1つは、ノルウェーの企業、京都グループによって開発されたHeatcubeである。それは塩が満たされたタンクの形で提供され、熱が必要な場所に設置される。
Heatcubeの垂直塩タンクは低コストの期間には電気で充電される。溶融塩は500℃までの温度での熱保持に特に優れている。
京都市のBjarke Buchberg最高技術責任者はオスロ・フィヨルド沿いのオフィスからこう語る：「電気自動車用の電池技術に関する興奮のあまり、人々は電気電池からは生産できない産業用の熱に対する膨大な需要を忘れている。産業用熱は大きな問題であり、それを無視するわけにはいかない。」
京都の主要株主の1人はスペインの巨人イベルドローラである。スペインには溶融塩を使用して熱を蓄え、日没時に放出して蒸気を生成し、夜間に発電する経験が19年以上ある。イベルドローラ社の産業脱炭素化責任者のFernando Mateoは、エネルギー貯蔵は「エネルギー転換における主要な課題の1通常電池」であると述べた。
塩を使用するもう1つの若い企業は、グーグル(現アルファベット)が始めたテク・アクセラレーターのXで設立されたマサチューセッツ州に本拠を置くMalta社である。同社は、このシステムはリチウム・イオン電池や水素などの他のエネルギー貯蔵技術と競合するにではなく、クリーン･エネルギーへの世界的な移行に「欠けている部分」を提供することを目的としており、補完することを目的としていると述べた。その主な焦点はバックアップ発電である。
多くの需要が求められている電池部品とは異なり、塩は広範囲に分散しており、容易に抽出され、劣化や有毒な副生成物を最小限に抑えて熱を蓄えることができる。塩タンクは最大40年間、数千回再充電できると推定されており、これは現在の他の保管オプションより少なくとも3倍長くなる。
貯蔵オプションを研究しているシェフィールド大学のRobert Barthorpe博士は次のように述べている。「溶融塩はエネルギー・ミックスの重要な部分になるであろう。これは工業規模で高温を提供する素晴しい技術である。」
実際、カリフォルニアの企業Rondoはレンガの山から作られた同社の熱電池は、グリーン水素や化学電池の半分のコストでエネルギーを蓄えることができると主張している。そのシステムは再生可能エネルギーを収集し、トースターで使用されるものと同様の電気素子を使用して熱に変換する。同社によれば、これらのレンガは1,500℃まで加熱でき、１日当たりの損失は1％未満で数日間エネルギーを蓄えることができるという。
East LothianのSunampは、イギリス全土100軒で先進的なシステムを試用するために925万ポンドの政府資金を受け取った。その技術は、ポケット・カイロで使用されるゲルと同様の相変化素材に熱と冷たさを蓄えることに依存している。同社は、特許取得済みのPlentigradeは水のタンクに熱を蓄える効率が4倍高く、はるかに小さなタンクを使用できると主張している。
イギリスでも、企業はエネルギーを貯蔵するために圧縮空気に目を向けている。過冷却液体空気を使用する別のシステムでは、ハートフォードシャーの裏庭発明家Peter Dearmanによって考案された。彼の技術革新を買収した企業はHighview Powerで、同社はマンチェスター近郊にある300 MWhの施設の建設に着手しており、約5万世帯に5時間電力を供給するのに十分なエネルギーを貯蔵できると言われている。「我々はさまざまな形式のエネルギー貯蔵を必要としている。液体空気もその内の1つになると確信している。」とDearmanは言う。
Highviewはエネルギー会社Ørstedと協力して、貯蔵と風力エネルギーを組み合わせる方法を調査した。両社はこの技術が、風力発電の所有者が送電網のバランスをとるために発電機のスイッチを切ることで報酬を得ている場合の電力を削減するのに役立つだけでなく、生産性を向上させ、より柔軟で回復力のあるゼロカーボン送電網への移行を支援できると述べている。
圧縮空気を使用する別の企業、Cheesecake Energyは電動モーターを使用して高圧空気と熱を生成するエアコンプレッサーを駆動している。その後、このプロセスを逆に実行して電気を生成することで、電池を放電できる。
その他の熱電池企業には特別に配合されたコンクリートを加熱するノルウェーの企業EnergyNestや鋼鉄モジュールにエネルギーを最大650℃まで蓄えるドイツのLumenionなどがある。
元エネルギー・気候変動大臣Greg Handsの最近のコメントは、初期の業界に希望を与えている。「エネルギー貯蔵技術の推進は、安価でクリーンで安全な再生可能エネルギーへの移行にいて極めて重要である。」と同氏は述べた。
コンサルティング会社McKinseyの2022年のレポートでは蓄熱の利点を強調しており、水素から蒸気熱を生成する場合の価格はメガワット時当り65～100ドルと計算されている。二酸化炭素回収と貯蔵を伴うガスの場合は45～55ドルで、蓄熱機能付きヒートポンプはわずか15～25ドルである。
この報告書は、熱電池の潜在的な課題について警告しているが、その主な理由は、あ熱電池が政策立案者によってほとんど知られていないためである。さらに、企業には高価で長期にわたる投資サイクルがあることが多いため、業界の相対的な新規性やさまざまなテクノロジーの成熟度の変化から生じる潜在的な商業リスクが依然として残っている。
その報告書は、ビジネス・リーダーに対し、熱技術の認識を高め、紹介するためにパイロットや実証プラントに投資するよう求めている。
最終的には、二酸化炭素排出量をできるだけ早く抑制するというプレッシャーがかかる中、確立された技術に目を向けるのが最も簡単な道であると思われる場合、蓄熱スタートアップ企業は損をする可能性がある。
