O baterie va putea stoca cererea de caldura pentru o saptamana in timpul iernii – dar cum functioneaza? O baterie uriasa de nisip este pregatita sa reduca emisiile de carbon ale unui oras finlandez. Unitatea de depozitare la scara industriala din Pornainen, sudul Finlandei, va fi cea mai mare baterie de nisip din lume atunci cand va intra online in decurs de un an.
Capabil sa stocheze 100 MWh de energie termica din surse solare si eoliene, va permite rezidentilor sa elimine petrolul din reteaua lor de termoficare, contribuind la reducerea emisiilor cu aproape 70%.
„Este interesant sa construim un depozit de energie termica la scara larga, care va actiona si ca o fabrica de productie primara in reteaua de termoficare din Pornainen”, spune Liisa Naskali, COO la Polar Night Energy, compania din spatele inovatiei.
„Acesta este un pas semnificativ in extinderea tehnologiei bateriilor de nisip.”
Bateriile de nisip sunt din ce in ce mai mari in Finlanda
Noua baterie cu nisip de 1 MW are un precursor. In mai 2022, Polar Night Energy a instalat un design mai mic la o centrala electrica din orasul Kankaanpaa.
Lansat exact in momentul in care Rusia a intrerupt aprovizionarea cu gaze ca razbunare pentru aderarea Finlandei la NATO, proiectul a fost un exemplu oportun al modului in care energia regenerabila ar putea fi valorificata intr-un mod nou.
Tinerii fondatori finlandezi, Tommi Eronen si Markku Ylonen, au conceput tehnologia.
„Vorbeam despre cum – daca am avea libertatea de a crea o comunitate pentru noi insine – cum am putea rezolva problema energetica intr-un mediu atat de restrans?” Markku a spus despre inspiratia din spatele Polar Night Energy in 2018.
„Atunci destul de repede, mai ales aici, in nord, te confrunti cu problema stocarii energiei daca incerci sa produci energia cat mai curat posibil.”
Prietenii au inceput sa se joace cu idei, aterizand pe nisip ca o modalitate accesibila de a stoca electricitatea din belsug generata atunci cand soarele straluceste sau vantul bate cu un ritm ridicat.
Gasirea unei modalitati de a stoca aceste surse regenerabile variabile este cheia pentru a le dezlantui intregul potential. Bateriile cu litiu functioneaza bine pentru aplicatii specifice, explica Markku, dar in afara de problemele de mediu si cheltuielile lor, nu pot absorbi o cantitate mare de energie.
Se pare ca boabele de nisip sunt surprinzator de incapatoare cand vine vorba de stocarea energiei.
Bateria de nisip din Pornainen va fi de aproximativ 10 ori mai mare decat cea aflata inca in functiune la centrala electrica Vatajankoski din Kankaanpaa. De asemenea, start-up-ul a conectat anterior o centrala pilot la reteaua de termoficare a orasului Tampere.
Deci, cum functioneaza exact bateriile cu nisip?
Pentru inceput, este o structura destul de simpla, a spus Polar Night Energy despre prototipul sau. Un turn inalt este umplut cu nisip de calitate scazuta si incarcat cu caldura din excesul de electricitate solara si eoliana .
Aceasta functioneaza printr-un proces numit incalzire rezistiva, prin care caldura este generata prin frecarea creata atunci cand un curent electric trece prin orice material care nu este un supraconductor. Aerul fierbinte este apoi circulat in recipient printr-un schimbator de caldura.
Nisipul poate stoca caldura la aproximativ 500C timp de cateva zile pana la chiar luni, oferind un depozit valoros de energie mai ieftina in timpul iernii. La nevoie, bateria descarca aerul cald – apa de incalzire in reteaua de termoficare. Casele, birourile si chiar si piscina locala beneficiaza toate in Kankaanpaa, de exemplu.
„Nu este nimic elegant acolo”, spune Markku despre depozit. „Partea complexa se intampla pe computer; trebuie sa stim cum se misca energia sau caldura in interiorul depozitului, astfel incat sa stim tot timpul cat de mult este disponibil si cu ce viteza putem descarca si incarca.”
Cum va servi bateria de nisip locuitorilor din Pornainen?
Dupa ce si-a perfectionat algoritmii de incarcare, Polar Night Energy este acum gata sa extinda tehnologia de stocare din Pornainen.
Odata finalizata, noua baterie va fi integrata in reteaua Loviisan Lampo, compania finlandeza de incalzire care furnizeaza termoficare in zona.
“Loviisan Lampo se indreapta catre o productie de energie mai ecologica. Cu bateria de nisip, putem reduce semnificativ energia produsa prin ardere si putem elimina complet utilizarea petrolului”, spune CEO-ul Mikko Paajanen.
Proiectul se aliniaza, de asemenea, cu planurile lui Pornainen pentru neutralitatea carbonului . Multe dintre cladirile sale, inclusiv scoala generala, primaria si biblioteca, se bazeaza pe termoficare.
Primarul din Pornainen Antti Kuusela spune ca municipalitatea „saluteaza toate proiectele de dezvoltare inovatoare care reduc emisiile in operatiunile de termoficare si contribuie la extinderea retelei”.
In total, bateria de nisip este de asteptat sa elimine 160 de tone de emisii echivalente de dioxid de carbon pe an. Pe langa intarcarea orasului de petrol, arderea aschiilor este de asteptat sa scada cu 60% ca urmare.
Capacitatea de stocare a energiei termice a bateriei echivaleaza cu cererea de caldura de aproape o luna vara si cu o cerere de o saptamana iarna in Pornainen, spune Polar Night Energy.
Constructia si testarea bateriei de 13 metri inaltime pe 15 metri latime se estimeaza ca va dura aproximativ 13 luni, ceea ce inseamna ca ar trebui sa tina locuitorii de cald inainte de iarna anului 2025.
Este nisipul un material durabil?
„Am vrut sa gasim ceva care sa poata fi gasit aproape peste tot in lume”, a spus Markku. Dar este nisipul la fel de omniprezent pe cat am putea crede?
Cererea pentru materialul de constructie va creste cu 45% in urmatorii 40 de ani, potrivit unui studiu recent olandez. Nisipul de constructie este de obicei extras din rauri si lacuri, iar „ piratii de nisip ” isi accelereaza pierderea din aceste ecosisteme.
Dar in ceea ce ii priveste pe inginerii finlandezi, nu prea conteaza de unde provine nisipul. Desi initial a fost folosit nisipul de constructie (pentru a limita emisiile de transport), bateriile cu nisip functioneaza cu orice material asemanator nisipului care are o densitate suficient de mare, in limitele anumitor parametri termodinamici.
In Pornainen, Polar Night Energy a gasit un material durabil in piatra de sapun zdrobita; un produs secundar al fabricarii unei companii finlandeze de seminee cu retinere a caldurii.
„Tulikivi este o companie bine-cunoscuta si traditionala”, spune Naskali. „Piatra de sapun pe care o folosesc este un lucru foarte finlandez.”
„Alegem intotdeauna mediul de stocare a energiei termice in functie de nevoile clientului. Examinarea si testarea diferitelor materiale este cruciala pentru a folosi materiale care sunt potrivite in ceea ce priveste proprietatile, rentabilitatea si promovarea economiei circulare ”, adauga ea.
Polar Night Energy are ambitii mari de a-si duce tehnologia in intreaga lume.
Dupa cum ne-a spus Markku in 2022, „dorim sa construim depozite de o suta de ori mai mari in intreaga lume cat mai repede posibil”.
