«Песочная батарея» может решить значимую проблему зеленой энергетики

Финские исследователи установили первую в мире полностью работающую «песчаную батарею», которая может хранить «зеленую» энергию в течение нескольких месяцев. Разработчики говорят, что это может решить проблему круглогодичного энергоснабжения, одну из самых серьезных в зеленой энергетике.

Используя низкосортный песок, устройство заряжается теплом, полученным из дешевой электроэнергии солнца или ветра. Песок аккумулирует тепло при температуре около 500°C, что позволяет обогревать дома зимой, когда энергия стоит дороже.

В углу небольшой электростанции в западной Финляндии стоит новая технология. Ключевой элемент в этом устройстве? Около 100 тонн строительного песка в уныло-сером бункере. Эти необработанные зерна вполне могут представлять собой простой и экономичный способ хранения энергии, когда она больше всего нужна.

Из-за изменения климата, а теперь и благодаря быстрому росту цен на ископаемое топливо, наблюдается всплеск инвестиций в производство новых возобновляемых источников энергии.

Но в то время, как новые солнечные батареи и ветряные турбины могут быть быстро подключены к национальным сетям, эти дополнительные источники также создают огромные проблемы.

Самый сложная проблема в нерегулярности — как сохранить выработку энергии, когда солнце не светит и ветер не дует?

Добавление большего количества возобновляемых источников энергии в электрическую сеть также означает, что вам необходимо усилить другие источники энергии, чтобы сбалансировать сеть, поскольку слишком много или слишком мало энергии может привести к ее коллапсу.

Наиболее очевидным ответом на эти проблемы являются крупномасштабные батареи, которые могут накапливать энергию и балансировать потребности в ней по мере того, как сеть становится более экологичной.

В настоящее время большинство аккумуляторов изготавливаются из лития, они дороги, занимают много места и могут справиться только с ограниченным количеством избыточной мощности.

Но в городе Канкаанпяя группа молодых финских инженеров завершила первую коммерческий проект по установке батареи из песка, которая, по их мнению, может решить проблему хранения энергии недорогим и безопасным способом.

«Всякий раз, когда возникает такой высокий всплеск доступной зеленой электроэнергии, мы хотим иметь возможность очень быстро доставить ее в хранилище», — сказал Маркку Юленен, один из двух основателей компании Polar Night Energy, разработавших продукт.

Устройство было установлено на электростанции Ватаянкоски, которая снабжает энергией систему централизованного теплоснабжения в этом районе.

Дешевая электроэнергия нагревает песок до 500°C за счет резистивного нагрева (это тот же самый процесс, благодаря которому работают электрические камины). В результате получается горячий воздух, который циркулирует в песке с помощью теплообменника. Песок является очень эффективной средой для хранения тепла, потери энергии со временем невелики. Разработчики говорят, что их устройство может поддерживать температуру песка в 500 градусов в течение нескольких месяцев.

Поэтому, когда цены на энергию растет, батарея выпускает горячий воздух, который нагревает воду для системы централизованного теплоснабжения, которая затем подается в дома, офисы и даже в местный бассейн.

Идея песчаной батареи была впервые разработана на бывшем целлюлозном заводе в городе Тампере, где местные органы власти предоставили рабочее пространство и финансирование для его запуска.

«Если есть несколько электростанций, которые работают всего несколько часов в зимнее время, в самые холодные дни, это очень дорого», — сказала Элина Сеппянен, специалист по энергетике и климату города. «Но, если у нас будет такое устройство, которое обеспечивает гибкость использования и хранения тепла, я думаю, это значительно поможет с точки зрения затрат».

Одна из больших проблем сейчас заключается в том, можно ли масштабировать технологию, чтобы она действительно имела значение, и смогут ли разработчики использовать ее для получения электричества, а также тепла? Эффективность резко падает, когда песок используется только для возврата энергии в электросеть.

Но хранение зеленой энергии в виде тепла в долгосрочной перспективе также имеет огромный потенциал для промышленности, где большая часть технологического тепла, используемого в производствах продуктов питания и напитков, текстиля или лекарств, поступает от сжигания ископаемого топлива.

Другие исследовательские группы, такие как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США, активно рассматривают песок как жизнеспособную форму батареи для экологически чистой энергии. Но финны первыми создали функционирующую в условиях рынка систему, которая пока работает хорошо, по словам одного из инвесторов.

«Это действительно просто, но нам понравилась идея попробовать что-то новое, стать первыми в мире, кто сделал что-то подобное», — сказал Пекка Пасси, управляющий директор электростанции Ватаянкоски. «Это несколько безумная идея, если честно, но я думаю, что мы добьемся успеха».