Най-голямата пясъчна батерия в света вече работи

Най-голямата в света пясъчна батерия в света започна работа в южния финландски град Порнайнен през юни.

С капацитет на съхранение 100 MWh топлинна енергия от слънчеви и вятърни източници, батерията ще даде възможност на жителите на града да премахнат петрола от мрежата за централно отопление, като по този начин намалят емисиите с близо 70%.

Нашата цел е да бъдем неутрални по отношение на климата до 2035 г., а пясъчната батерия е важна стъпка към това“, казва Микко Пааянен, главен изпълнителен директор на Loviisan Lämpö, която управлява топлофикационната мрежа.

Решението в промишлен мащаб на финландската компания Polar Night Energy вече е основната производствена инсталация за мрежата. В резултат на това потреблението на дървесни стърготини ще намалее с около 60%, докато съществуващият котел на биомаса ще продължи да служи като резервен и да поддържа пясъчната батерия в периодите на върхово търсене.

Пясъчните батерии стават все по-популярни във Финландия

Новата пясъчна батерия има предшественик. През май 2022 г. компанията Polar Night Energy монтира по-малка конструкция в електроцентрала в град Канкаанпаа.

Стартирал точно в момента, когато Русия прекрати доставките на газ в отговор на присъединяването на Финландия към НАТО, проектът е навременен пример за това как възобновяемата енергия може да бъде използвана по нов начин.

Говорихме за това как - ако имахме свободата да проектираме общност за себе си - как бихме могли да решим енергийния проблем в такава ограничена среда?“, разказва Марку Илонен за вдъхновението за създаването на Polar Night Energy през 2018 г.

„Тогава доста бързо, особено тук, на север, се сблъсквате с проблема със съхранението на енергията, ако се опитвате да я произвеждате по възможно най-чистия начин“, допълва той.

Илонен и Томи Еронен, съосновател, започват да обмислят идеи и се спират на пясъка като достъпен начин за съхранение на изобилната електроенергия, генерирана, когато слънцето грее или вятърът духа с висока скорост.

Откриването на начин за съхранение на тези променливи възобновяеми енергийни източници е в основата на разгръщането на пълния им потенциал. Литиевите батерии работят добре за специфични приложения, обяснява Марку, но освен екологичните проблеми и разходите, те не могат да поемат огромно количество енергия.

Оказва се, че песъчинките са изненадващо вместителни, когато става въпрос за съхранение на енергия.

С височина 13 метра и ширина 15 метра, пясъчната батерия в Порнайнен е около 10 пъти по-голяма от тази в електроцентралата Ватаянкоски в Канкаанпяе. Преди това Polar Night Energy също така свърза пилотна инсталация към топлофикационната мрежа на град Тампере.

Как точно работят пясъчните батерии?

В началото структурата е доста проста, казва Polar Night Energy за своя прототип. Висока кула се пълни с нискокачествен пясък и се зарежда с топлината от излишната слънчева и вятърна електроенергия.

Това става чрез процес, наречен съпротивително нагряване, при който топлината се генерира от триенето, създавано при преминаването на електрически ток през материал, който не е свръхпроводник. След това горещият въздух циркулира в контейнера чрез топлообменник.

Пясъкът може да акумулира топлина с температура около 500°C в продължение на няколко дни и дори месеци, което представлява ценен запас от по-евтина енергия през зимата. Когато е необходимо, батерията разтоварва горещия въздух, който затопля водата в топлофикационната мрежа. В Канканпяа например от това се възползват жилища, офиси и дори местният плувен басейн.

Сложната част се случва на компютъра; трябва да знаем как енергията или топлината се движи в хранилището, така че да знаем през цялото време колко е налично и с каква скорост можем да разреждаме и зареждаме“, обяснява Марку.

Как пясъчната батерия служи на хората в Порнайнен?

След като е усъвършенствала алгоритмите си за зареждане, Polar Night Energy вече успешно е увеличила мащаба на технологията за съхранение в Порнайнен.

Проектът премина много гладко“, казва кметът на Порнайнен Анти Куусела.

Много от сградите в града, включително основното училище, кметството и библиотеката, разчитат на централно отопление.

Порнайнен иска да бъде водеща компания в областта на устойчивите енергийни решения и приветстваме всички иновации, които подкрепят тази цел. Една от ключовите цели в нашата общинска стратегия е въглеродна неутралност, а пясъчната батерия играе важна роля за постигането ѝ", допълва кметът.

Очаква се пясъчната батерия да намали общо 160 тона емисии на въглероден диоксид годишно.

Капацитетът на акумулатора за съхранение на топлинна енергия се равнява на почти едномесечно потребление на топлинна енергия през лятото и на едноседмично потребление през зимата в Порнайнен, казват от Polar Night Energy.

Устойчив материал ли е пясъкът?

Искахме да намерим нещо, което да може да се набавя почти навсякъде по света“, казва Марку.

Но дали пясъкът е толкова разпространен, колкото си мислим?

Според неотдавнашно холандско проучване търсенето на този строителен материал ще нарасне с 45% през следващите 40 години. Строителният пясък обикновено се добива от реките и езерата, а „пясъчните пирати“ ускоряват загубата му от тези екосистеми.

Но за финландските инженери няма значение откъде идва пясъкът. Въпреки че първоначално е използван строителен пясък (за да се ограничат емисиите от транспорта), пясъчните батерии работят с всеки материал, подобен на пясък, който има достатъчно висока плътност в рамките на определени термодинамични параметри.

В Порнайнен компанията Polar Night Energy е намерила устойчив материал в лицето на натрошен сапунен камък - страничен продукт от производството на камини за поддържане на топлина от финландска компания.

Tulikivi е добре позната и традиционна компания. Сапуненият камък, който използват, е много финландски. Винаги избираме средата за съхранение на топлинна енергия в зависимост от нуждите на клиента. Проучването и тестването на различни материали е от решаващо значение за нас, за да използваме материали, които са подходящи от гледна точка на свойства, рентабилност и насърчаване на кръговата икономика", казва Наскали.

Polar Night Energy има големи амбиции да внедри технологията си в световен мащаб и в момента води „активни разговори“ с финландски и международни партньори. По-рано тази пролет компанията обяви пилотен проект във Валкеакоски, за да проучи преобразуването на съхранената топлинна енергия обратно в електричество.