Bateria będzie w stanie zmagazynować tygodniowe zapotrzebowanie na ciepło w zimie – jak to działa?
Ogromna bateria piaskowa ma zmniejszyć emisję dwutlenku węgla w fińskim mieście.
Magazyn na skalę przemysłową w Pornainen w południowej Finlandii będzie największą na świecie baterią piasku, gdy zostanie oddana do użytku w ciągu roku.
Możliwość magazynowania 100 MWh energii cieplnej z energii słonecznej i wiatrowych, umożliwi mieszkańcom wyeliminowanie ropy z sieci ciepłowniczej, przyczyniając się do ograniczenia emisji o prawie 70 proc.
„Budowa wielkoskalowego magazynu energii cieplnej, który będzie jednocześnie głównym zakładem produkcyjnym w sieci ciepłowniczej Pornainen, to ekscytujące” – mówi Liisa Naskali, dyrektor operacyjna w Polar Night Energy, firmie stojącej za innowacją.
„To znaczący krok w zwiększaniu skali technologii akumulatorów piaskowych”.
Baterie piaskowe są w Finlandii coraz większe
Nowa bateria piaskowa o mocy 1 MW ma prekursora. W maju 2022 r. firma Polar Night Energy zamontowała mniejszy projekt w elektrowni w mieście Kankaanpää.
Uruchomiony w chwili, gdy Rosja odcięła dostawy gazu w odwecie za Finlandię po przystąpieniu do NATO projekt był aktualnym przykładem tego, jak można wykorzystać energię odnawialną w nowy sposób.
TylkoGliwice Green rozmawiał wcześniej z młodymi fińskimi założycielami, Tommim Eronenem i Markku Ylönenem, którzy opracowali tę technologię.
„Rozmawialiśmy o tym, jak – gdybyśmy mieli swobodę zaprojektowania społeczności dla siebie – jak moglibyśmy rozwiązać problem energii w tak zamkniętym środowisku?” Markku powiedział o inspiracji stojącej za Polar Night Energy w 2018 roku.
„Wtedy dość szybko, szczególnie tutaj, na północy, pojawia się problem magazynowania energii jeśli starasz się wytwarzać energię tak czysto, jak to możliwe.
Przyjaciele zaczęli bawić się pomysłami i wylądowali na piasku jako niedrogim sposobie przechowywania dużej ilości energii elektrycznej generowanej, gdy świeci słońce lub wieje silny wiatr.
Znalezienie sposobu na przechowywanie tych zmiennych odnawialnych źródeł energii jest sednem uwolnienia ich pełnego potencjału. Lit Baterie sprawdzają się dobrze w określonych zastosowaniach, wyjaśnia Markku, ale pomijając kwestie środowiskowe i kosztowny, nie są w stanie pobrać ogromnej ilości energii.
Okazuje się, że ziarenka piasku są zaskakująco pojemne, jeśli chodzi o magazynowanie energii.
Bateria piaskowa w Pornainen będzie około 10 razy większa niż ta, która nadal działa w elektrowni Vatajankoski w Kankaanpää. Start-up podłączył już wcześniej instalację pilotażową do sieci ciepłowniczej miasta Tampere.
Jak więc dokładnie działają baterie piaskowe?
To dość prosta konstrukcja – stwierdziła Polar Night Energy o swoim prototypie. Wysoka wieża jest wypełniona piaskiem niskiej jakości i ładowana ciepłem pochodzącym z nadmiaru słońca i wiatru Elektryczność.
Dzieje się to w procesie zwanym ogrzewaniem rezystancyjnym, podczas którego ciepło wytwarzane jest w wyniku tarcia powstającego, gdy prąd elektryczny przepływa przez dowolny materiał niebędący nadprzewodnikiem. Gorące powietrze krąży następnie w zbiorniku poprzez wymiennik ciepła.
Piasek może magazynować ciepło w temperaturze około 500°C przez kilka dni, a nawet miesięcy, zapewniając zimą cenny magazyn tańszej energii. W razie potrzeby akumulator rozładowuje gorące powietrze – podgrzewając wodę w sieci ciepłowniczej. Na przykład w Kankaanpää odnoszą korzyści domy, biura, a nawet lokalny basen.
„Naprawdę nie ma tam nic nadzwyczajnego” – mówi Markku o magazynie. „Złożona część dzieje się na komputerze; musimy wiedzieć, w jaki sposób energia lub ciepło przemieszcza się wewnątrz magazynu, abyśmy przez cały czas wiedzieli, ile jest dostępne oraz w jakim tempie możemy rozładować i naładować”.
W jaki sposób bateria piaskowa będzie służyć mieszkańcom Pornainen?
Po udoskonaleniu algorytmów ładowania firma Polar Night Energy jest teraz gotowa do zwiększenia skali technologii przechowywania w Pornainen.
Po ukończeniu nowa bateria zostanie zintegrowana z siecią Loviisan Lämpö, fińskiej firmy ciepłowniczej, która dostarcza ciepło na ten obszar.
„Loviisan Lämpö zmierza w kierunku bardziej przyjaznej dla środowiska produkcji energii. Dzięki baterii piaskowej możemy znacznie zmniejszyć energię wytwarzaną w procesie spalania i całkowicie wyeliminować zużycie oleju”, mówi dyrektor generalny Mikko Paajanen.
Projekt jest również zgodny z planami Pornainena dotyczącymi neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. Wiele budynków, w tym szkoła ogólnokształcąca, ratusz i biblioteka, korzysta z sieci ciepłowniczej.
Burmistrz Pornainen Antti Kuusela twierdzi, że gmina „z zadowoleniem przyjmuje wszystkie innowacyjne projekty rozwojowe, które redukują emisje w operacjach ciepłowniczych i przyczyniają się do rozbudowy sieci”.
Oczekuje się, że w sumie bateria piaskowa wyeliminuje 160 ton emisji równoważnych dwutlenku węgla rocznie. Oczekuje się, że oprócz odzwyczajenia miasta od ropy naftowej, spalanie zrębków drzewnych spadnie o 60 procent.
Zdolność magazynowania energii cieplnej akumulatora odpowiada prawie miesięcznemu zapotrzebowaniu na ciepło latem i tygodniowemu zapotrzebowaniu zimą w Pornainen, twierdzi Polar Night Energy.
Szacuje się, że budowa i testowanie akumulatora o wysokości 13 metrów i szerokości 15 metrów zajmie około 13 miesięcy, co oznacza, że powinien zapewnić mieszkańcom ciepło na długo przed zimą 2025 r.
Czy piasek jest materiałem zrównoważonym?
„Chcieliśmy znaleźć coś, co można kupić niemal wszędzie na świecie” – powiedział Markku. Ale czy piasek jest tak wszechobecny, jak mogłoby się wydawać?
Z najnowszego holenderskiego badania wynika, że w ciągu najbliższych 40 lat popyt na materiały budowlane wzrośnie o 45 procent. Piasek budowlany jest zazwyczaj wydobywany z rzek i jezior oraz z „piratów piaskowych”.' przyspieszają jego utratę w tych ekosystemach.
Jednak dla fińskich inżynierów nie ma większego znaczenia, skąd pochodzi piasek. Chociaż początkowo używano piasku budowlanego (w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych), baterie piaskowe współpracują z dowolnym materiałem piaskopodobnym, który ma wystarczająco dużą gęstość w ramach określonych parametrów termodynamicznych.
W Pornainen firma Polar Night Energy znalazła trwały materiał w postaci pokruszonego steatytu; produkt uboczny produkcji kominków akumulacyjnych przez fińską firmę.
„Tulikivi to dobrze znana i tradycyjna firma” – mówi Naskali. „Satyt, którego używają, to produkt bardzo fiński”.
„Zawsze wybieramy nośnik energii cieplnej w oparciu o potrzeby klienta. Badanie i testowanie różnych materiałów ma dla nas kluczowe znaczenie, aby móc korzystać z materiałów odpowiednich pod względem właściwości, opłacalności i promowania gospodarki o obiegu zamkniętym,” ona dodaje.
Polar Night Energy ma duże ambicje rozpowszechnienia swojej technologii na całym świecie.
Jak Markku powiedział nam w 2022 roku, „chcemy jak najszybciej zbudować sto razy większe magazyny na całym świecie”.
