Velká písková baterie má být v zimě schopná uskladnit týdenní potřebu tepla. Obrovská písková baterie má snížit emise uhlíku ve finském městě. Jak to vlastně funguje?
Největší písková baterie na světě
Průmyslové úložiště v Pornainenu na jihu Finska se stane po uvedení do provozu během jednoho roku největší pískovou baterií na světě.
Dokáže uskladnit 100 MWh tepelné energie ze solárních a větrných zdrojů a umožní obyvatelům vyřadit ropu ze sítě dálkového vytápění. To pomůže snížit emise o téměř 70 %.
„Je vzrušující vybudovat rozsáhlé úložiště tepelné energie, které má zároveň fungovat jako primární výrobní zařízení v síti dálkového vytápění Pornainen,“ říká Liisa Naskali, provozní ředitelka společnosti Polar Night Energy, která za touto inovací stojí.
„Jedná se o významný krok v rozšiřování technologie pískových baterií.“
Pískové baterie se ve Finsku zvětšují
Nová písková baterie o výkonu 1 MW má také svého předchůdce. V květnu 2022 společnost Polar Night Energy připevnila menší konstrukci k elektrárně ve městě Kankaanpää.
Projekt, který byl spuštěn právě v době, kdy Rusko v odvetě za vstup Finska do NATO přerušilo dodávky plynu, byl včasným příkladem toho, jak lze obnovitelnou energii využít novým způsobem.
Za projektem stojí mladí finští zakladatelé – Tommi Eronenem a Markku Ylönenem, kteří tuto technologii navrhli.
„Bavili jsme se o tom, jak – kdybychom měli možnost navrhnout si komunitu – jak bychom mohli vyřešit energetický problém v tak omezeném prostředí?“ řekl Markku o inspiraci pro Polar Night Energy v roce 2018.
Vyřešení problému se skladováním energie
„Pak poměrně rychle, zejména tady na severu, narazíte na problém skladování energie, pokud se snažíte energii vyrábět co nejčistěji.“
Přátelé si začali pohrávat s nápady a přistáli na písku jako cenově dostupném způsobu ukládání hojné elektřiny, která vzniká, když svítí slunce nebo fouká silný vítr.
Nalezení způsobu skladování těchto proměnlivých obnovitelných zdrojů je základem pro využití jejich plného potenciálu. Lithiové baterie fungují dobře pro specifické aplikace, vysvětluje Markku, ale kromě ekologických problémů a nákladů nemohou pojmout obrovské množství energie.
Ukazuje se, že zrnka písku jsou překvapivě prostorná, pokud jde o skladování energie.
Písková baterie v Pornainen má být asi desetkrát větší než ta, která je dosud v provozu v elektrárně Vatajankoski v Kankaanpää. Začínající podnik také již dříve připojil pilotní zařízení k síti dálkového vytápění města Tampere.
Jak přesně fungují pískové baterie?
Podle společnosti Polar Night Energy jde o poměrně jednoduchou konstrukci, která je základem pro její prototyp. Vysoká věž je naplněná nekvalitním pískem a nabíjí se teplem z přebytečné solární a větrné elektřiny.
Funguje to na základě procesu zvaného odporový ohřev, při kterém vzniká teplo třením, když elektrický proud prochází jakýmkoli materiálem, který není supravodičem. Horký vzduch pak cirkuluje v zásobníku přes výměník tepla.
Písek dokáže akumulovat teplo o teplotě kolem 500 °C po dobu několika dnů až měsíců. To představuje cennou zásobu levnější energie na zimu. V případě potřeby baterie vybíjí horký vzduch – ohřívá vodu v síti dálkového vytápění. Například v Kankaanpää z toho těží domy, kanceláře a dokonce i místní koupaliště.
„Opravdu na tom není nic zvláštního,“ říká Markku o úložištích. „Složitá část se odehrává v počítači. Potřebujeme vědět, jak se energie, respektive teplo, pohybuje uvnitř úložiště, abychom neustále věděli, kolik je jí k dispozici a jakou rychlostí ji můžeme vybíjet a nabíjet.“
Jak má písková baterie sloužit obyvatelům Pornainenu?
Po zdokonalení nabíjecích algoritmů se nyní společnost Polar Night Energy připravuje rozšířit technologii skladování energie v Pornainen. Po dokončení se má nová baterie integrovat do sítě finské teplárenské společnosti Loviisan Lämpö, která v oblasti dodává dálkové teplo.
„Společnost Loviisan Lämpö směřuje k ekologičtější výrobě energie. Díky pískové baterii můžeme výrazně snížit množství energie vyrobené spalováním a zcela vyloučit používání ropy,“ říká generální ředitel Mikko Paajanen.
Projekt je také v souladu s plány společnosti Pornainen na uhlíkovou neutralitu. Mnoho budov, včetně obecné školy, radnice a knihovny, využívá dálkové vytápění.
Starosta Pornainenu Antti Kuusela říká, že obec „vítá všechny inovativní rozvojové projekty, které snižují emise při provozu dálkového vytápění a přispívají k rozšíření sítě“.
Snížení emisí
Očekává se, že písková baterie celkově sníží 160 tun emisí ekvivalentu oxidu uhličitého ročně. Kromě toho, že se město zbaví ropy, se očekává, že spalování dřevní štěpky díky tomu klesne o 60 %.
Kapacita baterie pro ukládání tepelné energie odpovídá téměř měsíční potřebě tepla v létě a týdenní potřebě v zimě v Pornainenu, uvádí společnost Polar Night Energy.
Výstavba a testování baterie o výšce 13 metrů a šířce 15 metrů potrvá podle odhadů přibližně 13 měsíců. To znamená, že by měla obyvatele zahřívat ještě před zimou 2025.
Je písek udržitelný materiál?
„Chtěli jsme najít něco, co lze získat téměř všude na světě,“ řekl Markku. Je však písek tak všudypřítomný, jak si myslíme?
Podle nedávné nizozemské studie se poptávka po tomto stavebním materiálu v příštích 40 letech zvýší o 45 %. Stavební písek se obvykle těží z řek a jezer a „píseční piráti“ urychlují jeho úbytek z těchto ekosystémů.
Finským inženýrům je však jedno, odkud písek pochází. Ačkoli se původně používal stavební písek (kvůli omezení emisí z dopravy), pískové baterie fungují s jakýmkoli materiálem podobným písku, který má dostatečně vysokou hustotu v rámci určitých termodynamických parametrů.
Drcený mýdlový kámen
Společnost Polar Night Energy našla v Pornainenu udržitelný materiál v drceném mýdlovém kameni, který je vedlejším produktem výroby krbů finské společnosti.
„Tulikivi je známá a tradiční společnost,“ říká Naskali. „Mýdlový kámen, který používají, je velmi finská záležitost.“
„Akumulační médium pro tepelnou energii vybíráme vždy na základě potřeb zákazníka. Zkoumání a testování různých materiálů je pro nás zásadní, abychom používali materiály, které jsou vhodné z hlediska vlastností, ekonomické efektivity a podpory oběhového hospodářství,“ dodává.
Společnost Polar Night Energy má velké ambice rozšířit svou technologii do celého světa.
Jak nám Markku řekl již v roce 2022, „chceme co nejrychleji vybudovat stokrát větší úložiště po celém světě“.
Zdroje: Euronews, Vapol
