열 배터리는 미국 산업용 난방 전력 비용을 절반으로 절감할 수 있습니다.

전력 및 운송 부문은 온실가스(GHG) 오염을 줄이는 데 있어 헤드라인을 장식하는 경향이 있지만, 우리는 기후 목표를 달성하기 위해 크고 증가하는 배출원인 산업을 다루어야 합니다.

미국 산업 시설은 미국 온실가스 배출량의 약 4분의 1을 직접적으로 담당하고 있습니다. 에너지 관련 산업 배출의 약 84%는 금속 용해, 플라스틱 형성, 화학 반응 추진과 같은 제조 공정에 열을 제공하기 위해 화석 연료를 연소하는 데서 발생합니다. 산업 열의 탈탄소화는 미국의 배출 감소 약속을 충족하는 데 중요합니다.

다행히 새로운 청정 기술인 산업용 열 배터리가 산업 온실가스 배출을 줄이고 산업 전력 비용을 절감하는 솔루션이 될 수 있습니다. 이 배터리는 산업용 난방을 위한 전기 비용을 50%~63%까지 낮춰 산업용 공정 열 수요의 최대 90%를 충족시키면서 전기 공정 열 장비에 대한 기업의 의사 결정을 근본적으로 변화시킬 수 있습니다.

열 배터리는 전기를 열로 변환하고, 몇 시간 또는 며칠 동안 열을 저장하며, 산업 사용자가 열이 필요할 때 최대 1,500~1,700°C의 온도에서 95%의 왕복 효율성으로 출력 열을 전달할 수 있습니다. 아래 그림은 열 배터리가 전기 저항 히터로 충전된 후 뜨거운 가스나 가시광선 및 적외선을 통해 열을 방출하는 방법을 보여줍니다.

열 배터리 다이어그램

Energy Innovation의 새로운 연구에서는 열 배터리의 비용, 절감 및 성능을 모델링합니다. 연구에 따르면 이러한 배터리는 열 출력 메가와트시(MWh)당 35~62달러의 안정적인 열을 제공할 수 있어 전기에서 열을 생산하는 비용을 기존 천연가스 장비를 계속 작동하는 것과 경쟁력 있는 수준으로 낮출 수 있습니다.

산업용 열 펌프는 비용 효율성에 비슷한 영향을 미치지만, 열 배터리는 열 펌프보다 훨씬 더 넓은 온도 범위에서 작동하여 비용 효율적으로 전기화할 수 있는 가열 공정 유형을 획기적으로 확장합니다.

열 배터리 배포 속도를 높이기 위해 정부는 자금 지원 프로그램(예: 첨단 에너지 프로젝트 크레딧 및 고급 산업 시설 배포 프로그램)을 사용해야 하며, IRS는 열 배터리가 45X 첨단 제조 생산에 적합하다는 것을 확인하는 지침을 발표해야 합니다. 신용 거래.

2022년에 미국 산업계에서는 약 12,600페타줄의 가연성 연료(공급 원료 제외)를 사용했는데, 거의 모두 증기 생산이나 용광로나 가마 같은 가열 장비 생산과 같은 응용 분야에 1,000°C 미만의 온도에서 열을 전달하는 데 사용되었습니다. 열 배터리는 이러한 열을 제공하는 데 매우 적합합니다. 몇몇 공정은 열전지(예: 1차 제강)에 문제를 일으키거나 극도의 정밀도(예: 산소-아세틸렌 용접)를 요구하지만 이러한 공정은 미국 산업 에너지 사용량의 5% 미만을 차지합니다. 따라서 산업용 열 배터리는 다루기 쉬운 시장과 온실가스 저감 잠재력을 가지고 있습니다.

2022년 온도 범위별 미국 제조업 에너지 소비량

열 배터리를 작동하는 데는 두 가지 접근 방식이 있습니다. 발전형 배터리를 사용하면 산업 시설에서 독립형 풍력 및 태양광 발전을 더 잘 활용할 수 있습니다. 가격 사냥 열 배터리를 사용하면 전력망에 연결된 시설에서 가장 저렴한 시간에 전기를 구입할 수 있습니다. 이러한 접근 방식을 혼합하는 것도 가능합니다.

그리드에서 전기를 구매하는 산업체는 전기 생산 비용뿐만 아니라 관련 전기 송전, 배전 및 간접비를 포함하는 소매 요금을 지불해야 합니다. 시설에서는 태양열 또는 풍력 프로젝트와 직접 협력하고, 열 배터리를 사용하여 태양광 및 풍력 변동성을 보상함으로써 저렴한 열을 산업용으로 안정적으로 사용할 수 있도록 함으로써 전기를 보다 저렴하게 구입할 수 있습니다.

이 신뢰성은 배터리의 열 저장 시간과 전기 절감율, 또는 가장 햇볕이 잘 들고 바람이 가장 많이 부는 시간에 초과 전력을 생산하려는 의지의 함수이므로 장시간 동안 적은 전력을 생산해도 충분합니다. 열 배터리에 의해 전달되는 열 비용의 구성 요소는 태양력에만 의존하는 캘리포니아 위치와 바람과 태양열 혼합에 의존하는 텍사스 위치에 대해 아래에 표시됩니다. 풍력과 태양열이 혼합된 위치에 비해 안정적으로 열을 공급하려면 더 큰 열 배터리(및 더 많은 축소)가 필요하기 때문에 전적으로 태양광에 의존하는 위치에서는 비용이 더 높습니다.