Ключевые выводы
- Финская компания установила песчаную батарею в городе в Финляндии.
- Энергия месяцами сохраняется в виде тепла в песке, которое используется для нагрева воды, подаваемой жителям зимой.
- С увеличением производства возобновляемой энергии дешевые решения для хранения данных являются необходимостью, считают эксперты.
Зеленая энергия - это больше, чем просто генерация. Не менее важно найти эффективные и безопасные для окружающей среды механизмы для хранения всей этой чистой энергии.
В то время как исследователи работают над превращением небоскребов в гигантские батареи, Polar Night Energy (PNE) в Финляндии установила первую коммерческую песчаную батарею, которая может хранить энергию в течение нескольких месяцев, чтобы обогревать дома зимой, когда потребность в энергии возрастает..
«Производство возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца, очень изменчиво и лишь частично совпадает с потреблением во времени», - поясняет PNE на своем веб-сайте. «Наша технология позволяет перерабатывать дешевую и чистую избыточную электроэнергию в ценное тепло доступным способом, который можно использовать тогда, когда это больше всего необходимо».
Вниз на Землю
Проще говоря, песочная батарея преобразует электричество в тепло, которое затем сохраняет для последующего использования. Песок является не только одним из самых дешевых материалов для хранения тепла, но и очень эффективным и мало теряет со временем.
В отличие от литий-ионной батареи, песочная батарея использует резистивный нагрев для повышения температуры окружающей среды, которая затем передается песку с помощью теплообменника. Песок имеет очень высокую температуру плавления, сотни градусов по Фаренгейту. Важно отметить, что песок может хранить тепловую энергию в течение нескольких месяцев подряд, что делает песочные батареи жизнеспособным решением для долгосрочного хранения.
PNE установила первую коммерческую песчаную батарею в небольшом энергетическом предприятии в городе Канкаанпяя на западе Финляндии. Аккумулятор представляет собой силос, заполненный примерно 100 тоннами песка.
В настоящее время батарея питает систему центрального отопления района. По данным PNE, при необходимости горячий воздух в аккумуляторе можно использовать для нагрева воды, которая затем перекачивается в офисы и дома по соседству.
Финская песчаная батарея имеет тепловую мощность 100 кВт и общую емкость хранения 8 МВтч. По данным компании, батарея стоит менее 10 долларов за киловатт-час, а после ввода в эксплуатацию она может работать «десятки лет».
… экономика зависит от капитальных затрат на систему, где технологии хранения тепловой энергии показывают многообещающие результаты.
Помимо этого, PNE также имеет меньшую экспериментальную установку мощностью 3 МВтч в Хиеданранте, Тампере, которая подключена к местной сети централизованного теплоснабжения и обеспечивает теплом пару зданий. Компания использовала этот пилотный проект для тестирования, проверки и оптимизации решения для песочных батарей. Пилотный проект получает часть энергии от массива солнечных панелей площадью 100 квадратных метров, а остальную часть - от традиционной электрической сети.
Долгосрочное решение
Усиление усилий по максимизации производства возобновляемой зеленой энергии во всем мире заставляет исследователей искать инновационные решения для хранения этой энергии для последующего использования.
Хотя традиционные химические батареи, изготовленные из лития и других минералов, могут быть перепрофилированы для этой задачи, они не являются устойчивыми и экономически неэффективными в долгосрочной перспективе, когда большая часть электроэнергии будет производиться из возобновляемых источников, утверждает PNE.
В дополнение к PNE несколько других исследователей изучают использование песчаных батарей в качестве средства хранения энергии. В рамках проекта ENDURING Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США (NREL) был успешно создан прототип решения для хранения тепловой энергии, в котором в качестве среды хранения используется песок.
Исследователь NREL Патрик Дэвенпорт сказал, что проект ENDURING помог продемонстрировать четкий путь к повышению эффективности приема-передачи более 50%. Эффективность туда и обратно указывает процент электроэнергии, помещенной в хранилище и позже извлеченной. Чем выше эффективность приема-передачи, тем меньше энергии теряется в процессе хранения.
Это важно, поскольку песочные батареи хороши для хранения и отдачи тепла, но не очень эффективны, когда дело доходит до возврата энергии в электросеть, отмечает BBC, сообщая о финской батарее.
В переписке с Lifewire Давенпорт утверждал, что, хотя эффективность песочных батарей в оба конца не соответствует современным химическим батареям, таким как литий-ионные, они более чем компенсируют потери, будучи высокой масштабируемостью и чрезвычайно низкими капитальными затратами.
«С перспективой регулярной низкой стоимости электроэнергии (бесплатной или даже платной за использование время от времени) эффективность «туда-обратно» становится менее важной», - заявил Давенпорт. «Вместо этого экономика зависит от капитальных затрат на систему, где технологии хранения тепловой энергии показывают многообещающие результаты».
