Kluczowe dania na wynos
- Fińska firma zainstalowała baterię piasku w mieście w Finlandii.
- Energia jest magazynowana jako ciepło w piasku przez miesiące, która jest wykorzystywana do podgrzewania wody dostarczanej do mieszkańców podczas zimy.
- Wraz ze zwiększoną produkcją energii odnawialnej, tanie rozwiązania w zakresie magazynowania są potrzebą chwili, sugerują eksperci.
Zielona energia to coś więcej niż tylko wytwarzanie. Równie ważne jest znalezienie wydajnych i przyjaznych dla środowiska mechanizmów przechowywania całej czystej energii.
Nawet gdy naukowcy pracują nad przekształceniem drapaczy chmur w gigantyczne baterie, firma Polar Night Energy (PNE) w Finlandii zainstalowała pierwszą komercyjną baterię piaskową, która może magazynować energię przez kilka miesięcy, aby ogrzać domy zimą, gdy zapotrzebowanie na energię wzrośnie.
„Produkcja odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wiatrowa i słoneczna, jest bardzo niestabilna i tylko częściowo pokrywa się ze zużyciem w czasie”, wyjaśnia PNE na swojej stronie internetowej. „Nasza technologia zapewnia sposób na uszlachetnianie taniej i czystej nadwyżki energii elektrycznej w cenne ciepło w przystępny sposób, który można wykorzystać wtedy, gdy jest to najbardziej potrzebne”.
Na Ziemię
Mówiąc prościej, bateria piaskowa zamienia energię elektryczną w ciepło, które następnie przechowuje do późniejszego wykorzystania. Piasek jest nie tylko jednym z najtańszych nośników do przechowywania ciepła, jest również bardzo wydajny i niewiele traci z upływem czasu.
W przeciwieństwie do akumulatora litowo-jonowego, akumulator piaskowy wykorzystuje ogrzewanie oporowe w celu podwyższenia temperatury otoczenia, która jest następnie przenoszona na piasek za pomocą wymiennika ciepła. Piasek ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, która wynosi setki stopni Fahrenheita. Co ważne, piasek może magazynować energię cieplną przez wiele miesięcy, dzięki czemu baterie piaskowe są opłacalnym rozwiązaniem do długoterminowego przechowywania.
PNE zbudowało pierwszą komercyjną baterię piasku w małym przedsiębiorstwie energetycznym w mieście Kankaanpää w zachodniej Finlandii. Akumulator ma postać silosu wypełnionego około 100 tonami piasku.
Obecnie bateria zasila system centralnego ogrzewania dla dzielnicy. Według PNE, w razie potrzeby gorące powietrze w akumulatorze można wykorzystać do podgrzania wody, która jest następnie pompowana do biur i domów w sąsiedztwie.
Fińska bateria piaskowa ma moc grzewczą 100 kW i całkowitą pojemność magazynową 8 MWh. Według firmy bateria kosztuje mniej niż 10 USD za kilowatogodzinę, a po uruchomieniu może trwać „dziesiątki lat”.
… ekonomia zależy od kosztów kapitałowych systemu, w których technologie magazynowania energii cieplnej są obiecujące.
Oprócz tego, PNE ma również mniejszy pilotażowy test operacyjny o mocy 3 MWh w Hiedanranta w Tampere, który jest podłączony do lokalnej sieci ciepłowniczej i dostarcza ciepło dla kilku budynków. Firma wykorzystała ten program pilotażowy do przetestowania, walidacji i optymalizacji rozwiązania w zakresie baterii piaskowych. W ramach projektu pilotażowego część energii pochodzi z 100-metrowego panelu słonecznego, a resztę z tradycyjnej sieci elektrycznej.
Rozwiązanie długoterminowe
Wzmożone wysiłki na rzecz maksymalizacji wytwarzania odnawialnej zielonej energii na całym świecie skłaniają naukowców do poszukiwania innowacyjnych rozwiązań do przechowywania tej energii do późniejszego wykorzystania.
Podczas gdy tradycyjne baterie chemiczne wykonane z litu i innych minerałów mogą być ponownie wykorzystane do tego zadania, nie są one ani zrównoważone, ani opłacalne na dłuższą metę, kiedy duża część energii elektrycznej będzie generowana ze źródeł odnawialnych, argumentuje PNE.
Oprócz PNE, kilku innych badaczy bada wykorzystanie baterii piaskowych jako środka magazynowania energii. W ramach projektu ENDURING Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej w Stanach Zjednoczonych (NREL) udało się stworzyć prototyp rozwiązania do przechowywania energii cieplnej, które wykorzystuje piasek jako nośnik.
Badacz NREL, Patrick Davenport, powiedział, że projekt ENDURING pomógł zademonstrować wyraźną ścieżkę do przekroczenia 50% wydajności w obie strony. Wydajność w obie strony określa procent energii elektrycznej oddanej do magazynowania, a następnie odzyskanej. Im wyższa wydajność w obie strony, tym mniej energii jest tracone w procesie magazynowania.
Jest to ważne, ponieważ baterie piaskowe są dobre do przechowywania i uwalniania ciepła, ale nie są zbyt wydajne, jeśli chodzi o zwracanie energii do sieci elektrycznej, zauważa raport BBC na temat fińskiej baterii.
W wymianie e-maili z Lifewire Davenport stwierdził, że chociaż wydajność baterii piaskowych w obie strony nie dorównuje nowoczesnym akumulatorom chemicznym, takim jak litowo-jonowy, z nawiązką rekompensują one stratę wysoce skalowalne i ze względu na ich wyjątkowo niskie koszty kapitałowe.
„W perspektywie regularnego, niskiego kosztu energii elektrycznej (czasami darmowej lub nawet płatnej), wydajność w obie strony staje się mniej ważna” - stwierdził Davenport. „Zamiast tego ekonomia opiera się na kosztach kapitałowych systemu, gdzie technologie magazynowania energii cieplnej są obiecujące”.
