但要想完全轉(zhuǎn)向間歇性能源，迫切需要低成本、可靠的、隨處可建的能源存儲設(shè)施。一些初創(chuàng)公司認(rèn)為答案就藏在利用電力將烤面包機(jī)線圈加熱到高溫這一過程中。

加州森尼維爾市的Antora Energy公司想用碳塊來進(jìn)行熱能存儲，而波士頓的電氣化熱解決方案公司(Electrified Thermal Solutions)則在尋求資金用導(dǎo)電陶瓷塊來建造類似系統(tǒng)。他們的愿景十分相似，都是使用多余的可能再生電力來將熱塊加熱到1500℃以上，然后在電網(wǎng)需要時(shí)再將其轉(zhuǎn)化為電力。

為了降低如今支持風(fēng)能和太陽能的天然氣電廠的成本，能源存儲的成本必須達(dá)到約10美元/千瓦時(shí)。每個(gè)創(chuàng)業(yè)公司都表示它的熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這一價(jià)格。如今鋰離子電池的價(jià)格約為140美元/千瓦時(shí)，麻省理工學(xué)院的經(jīng)濟(jì)學(xué)者最近發(fā)布的一項(xiàng)研究表明，鋰離子電池的價(jià)格可在幾年內(nèi)降到100美元/千瓦時(shí)以下，100美元/千瓦時(shí)正是展現(xiàn)出優(yōu)于化石燃料競爭力的價(jià)格。

Antora的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)官賈斯汀•布里格斯(Justin Briggs)說，為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，他與2018年一起創(chuàng)辦該公司的大衛(wèi)•比爾曼(David Bierman)和安德魯•波內(nèi)克(Andrew Ponec)考慮了幾種能源存儲技術(shù)。其中包括當(dāng)前占主導(dǎo)地位的抽水儲能(將水抽到較高位置，在水回落時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī))，以及類似的新型重力儲能方法(舉起35噸重的物體，然后讓其墜落)。

最終，加熱碳塊憑借高能量密度、低成本、高擴(kuò)展性以及簡單易行勝出。其能量密度為每立方米幾百千瓦時(shí)，與鋰離子電池相當(dāng)，比抽水儲能和重力儲能高出幾百倍，而且后兩者還“需要被山隔開的兩個(gè)水庫或像摩天大樓那么大的物塊架” ，布里格斯說。

Antora使用的是煉鋼爐和鋁廠作為電極的石墨塊。布里格斯說：“(其)產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了1億噸，我們可以接入這一供應(yīng)鏈。”布里格斯設(shè)想的石墨塊尺寸與宿舍用冰箱差不多，這種冰箱通常采用模塊單元封裝，外面用一般工業(yè)絕緣材料包裹。

“用電將其加熱后，真正的問題在于如何重新轉(zhuǎn)化熱量。” 布里格斯說。用熱量驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)是一個(gè)選擇。不過Antora選擇了熱光伏，一種類似太陽能電池的設(shè)備，其可將熾熱碳塊所發(fā)出的紅外輻射和光轉(zhuǎn)換為電能。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，這種半導(dǎo)體設(shè)備的價(jià)格會(huì)顯著下降，其每瓦的成本比渦輪機(jī)低。此外，與規(guī)模越大、效果越好的渦輪機(jī)不同，熱光伏無論規(guī)模大小，表現(xiàn)都很優(yōu)異。

熱光伏已經(jīng)出現(xiàn)了幾十年，但Antora還是開發(fā)了一種新系統(tǒng)。該公司的顧問理查德•斯旺森(Richard Swanson)在20世紀(jì)70年代末期就是該技術(shù)的早期開拓者。之前，這種設(shè)備將熱轉(zhuǎn)換為電的效率一直只有20%多，直到2020年，Antora團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一個(gè)轉(zhuǎn)換效率超過30%的世界紀(jì)錄。該公司的方法是，用高性能的III-V價(jià)半導(dǎo)體代替硅，還采用了不會(huì)穿過半導(dǎo)體而導(dǎo)致能量損失的低能量紅外光等設(shè)計(jì)。Antora在半導(dǎo)體后面放置一個(gè)反光鏡，將紅外線反射回石墨塊，實(shí)現(xiàn)熱回收。

這種技術(shù)已經(jīng)流行起來了。Antora獲得了來自美國國防部高級研究計(jì)劃局(ARPA-E)的早期投資，并成為2017年Activate創(chuàng)業(yè)基金項(xiàng)目的成員。此外，該公司還獲選加入了由美國政府機(jī)構(gòu)國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)管理的殼牌創(chuàng)新制勝加速器(Shell GameChanger Accelerator)項(xiàng)目。最近，該公司獲得了風(fēng)險(xiǎn)投資人和加州能源委員會(huì)的資助來擴(kuò)大技術(shù)規(guī)模，并將于2022年為一位神秘客戶建造一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)。

2020年成立的電氣化熱解決方案公司是2021年Activate項(xiàng)目的一員，該公司采取的方法略微不同。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人喬伊•卡貝爾(Joey Kabel)和丹尼爾•斯塔克(Daniel Stack)選擇用陶瓷塊作為熱存儲介質(zhì)。尤其值得注意的是，他們選擇的是目前用于在煉鋼廠捕獲廢熱的蜂巢陶瓷塊。由于陶瓷不導(dǎo)電，因此在陶瓷塊中進(jìn)行摻雜，使其導(dǎo)電，并用電加熱到2 000℃。

斯塔克說，他們計(jì)劃為這種存儲熱能開拓一個(gè)廣闊的市場。他們可以用它驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電，或用于其他高溫工藝，例如水泥生產(chǎn)和煉鋼等。

這兩家公司目前還在致力于解決一些技術(shù)問題，例如避免陶瓷隨時(shí)間氧化或蒸發(fā)。該系統(tǒng)的最終壽命將為20年以上，這是超越電池的另一項(xiàng)優(yōu)勢?？ㄘ悹栒f，他們現(xiàn)在正在建造臺式原型機(jī)，最終全尺寸系統(tǒng)的外形將與大型谷倉相當(dāng)，每立方米能夠存儲600千瓦時(shí)電力，這與Antora的能量密度相當(dāng)。

這兩家公司都需要幾年時(shí)間才能建造出全尺寸裝置。如果能證明自己，其中一家或兩家公司將為21世紀(jì)電網(wǎng)的高成本效益存儲技術(shù)鋪平道路。“我們想用可再生熱系統(tǒng)取代燃燒過程，實(shí)現(xiàn)工業(yè)和發(fā)電部門脫碳。”斯塔克說。