Wind- und Solarenergie lassen sich mittlerweile so günstig installieren und sind zeitweise so reichlich vorhanden, dass die Energieversorger gar nicht wissen, was sie damit alles anfangen sollen. Manchmal bezahlen sie sogar die Eigentümer anderer Kraftwerke dafür, keinen Strom zu erzeugen.
Als Reaktion darauf suchen Wissenschaftler und Ingenieure fieberhaft nach kostengünstigen Möglichkeiten, diesen Strom zu speichern. Sie hoffen, erneuerbare Energie so zu speichern, dass sie rund um die Uhr verfügbar ist und zu einem Preis, der Kohle und Erdgas aus dem Geschäft drängt.
Energie zwischenspeichern ist das neueste Startup, das sich an diesem Vorhaben versucht, und es verfolgt einen etwas anderen Ansatz als die meisten anderen. Anstatt Energie in Form von Wärme in Sand oder speziell angefertigten Ziegeln zu speichern, speichert Cache sie in chemischen Bindungen in Pellets aus Kalk, der aus Kalkstein gewonnen wird. Gründer und CEO Arpit Dwivedi nennt den Ansatz gerne „Kohle ohne Konsequenzen“.
„Es handelt sich um einen kostengünstigen Feststoff, der Wärme erzeugen kann und einige der ähnlichen Infrastrukturen nutzen kann, die auf fossilen Brennstoffen basieren“, sagte er gegenüber Tech.
Dwivedi sagte, dass die Pellets in Stapeln oder Silos gelagert, auf Förderbändern bewegt und mit Eisenbahnwaggons transportiert werden können. „Solange man sie physisch einschließt – das kann buchstäblich eine Plane sein – reicht das aus, um ihre Ladung fast ewig zu halten.“
Cache hat bisher im Verborgenen gearbeitet. Dwivedi gründete das Unternehmen 2021, kurz bevor er seinen Doktortitel an der University of Illinois abschloss, und gewährte Tech einen exklusiven Einblick in die Technologie von Cache, die darauf abzielt, fossile Brennstoffe bei der Wärmeversorgung von Haushalten und Industrie zu ersetzen.
Das Startup beginnt mit Calciumhydroxid, einem weit verbreiteten Material, das in allen Bereichen verwendet wird, von der Papierherstellung und Abwasserbehandlung bis hin zum Beizen und Nixtamalisieren, dem Prozess, bei dem Maismehl in Teig für Tortillas umgewandelt wird. Calciumhydroxid allein ist eine pulverförmige Substanz, die für Caches Verfahren nicht ideal ist. Wenn die Körnchen zu klein sind, werden sie leicht weggeweht, also hat das Unternehmen eine Methode gefunden, das Pulver so zu binden, dass es mit der Zeit hält.
Allerdings dürfen die Pellets auch nicht zu groß sein, sonst behindern sie den nächsten Schritt des Prozesses: die Reaktion, bei der Energie gespeichert und freigesetzt wird. „Wir haben die Größe oft variiert“, sagte Dwivedi.
Wenn Caches Pellets erhitzt werden, geben sie Wasserdampf ab und hinterlassen Kalziumoxid oder Branntkalk. Das ist der „geladene“ Zustand der Batterie. Zum Entladen führt Cache die Pellets durch denselben Schwerkraftreaktor und durchtränkt sie mit Feuchtigkeit, um die Reaktion umzukehren und Wärme zu erzeugen. Der Gesamtwirkungsgrad des Systems liege bei etwa 95 %, sagte Dwivedi.
Die Pellets von Cache können Wärme von bis zu 550 Grad Celsius erzeugen, womit der Großteil der industriellen Prozesse sowie der Wärme- und Warmwasserbedarf von Gewerbe- und Wohngebäuden gedeckt werden könnten. Dwivedi sagte, ein Schiffscontainer voller Pellets von Cache würde ausreichen, um ein paar Bürogebäude über den Winter zu bringen. Das Unternehmen arbeitet an einer neuen Version, die Wärme von bis zu 900 Grad Celsius erzeugen kann, wodurch sich die Palette der Branchen, an die es verkaufen kann, erweitert.
Das Startup hat kürzlich 8,5 Millionen Dollar an Startkapital eingesammelt und möchte bis Ende des Jahres eine Serie A auf die Beine stellen. Zu den Investoren der Startkapitalrunde gehören Climate Capital, Evergreen Climate Innovations, Grantham Foundation, Halliburton Labs, Muus Climate Partners, Unshackled Ventures und Voyager Ventures. Das Startup verfügt derzeit über einen Pilotreaktor, der bei einem Kunden im Einsatz ist, und Dwivedi sagte, künftige Mittel würden in die Auslieferung weiterer Reaktoren an Kunden fließen.
Caches Ziel ist es, die Kosten für Ausrüstung und Materialien so gering wie möglich zu halten. Das Unternehmen verwendet so viele handelsübliche Teile wie möglich, und selbst bei der aktuellen Stundenproduktionsrate von etwa 500 Kilowattstunden kosten die Pellets selbst nur etwa 20 bis 40 Cent pro Kilowattstunde.
Ob Cache mit fossilen Brennstoffen konkurrieren kann, hängt stark von den Stromkosten ab. Wo Wind- und Solarenergie im Überfluss vorhanden sind, könnten die Pellets günstig sein. Wie bei jeder Arbitragemöglichkeit ist der Schlüssel, so günstig wie möglich einzukaufen.
Wenn die Pellets von Cache den Belastungen des realen Einsatzes standhalten, kann man sich vorstellen, dass sie in Regionen mit reichlich Sonne und Wind, wie Texas oder Arizona, aufgeladen und im ganzen Land verschifft werden, um Industrieanlagen zu betreiben oder Bürogebäude zu heizen. „Sogar im Keller eines Hauses können sie bei Bedarf untergebracht und gelagert werden“, sagte Dwivedi. Man stelle sich einen Cache-LKW vor, der vor Beginn jedes Winters Pellets ausliefert, so wie es im Nordosten immer noch Heizöl-LKWs tun. Dies könnte einen großen Beitrag zur Dekarbonisierung der Wärme leisten, einer der letzten Bastionen der fossilen Brennstoffe.