«Песочные батареи» могут решить основную проблему экологически чистой энергии
- Мэтт Макграт
- Корреспондент по вопросам окружающей среды
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Подпись к фото,Так «песочный аккумулятор» выглядит снаружи
В Финляндии начал работу первый в мире песочный аккумулятор, позволяющий месяцами сохранять энергию солнца, ветра и других возобновляемых источников.
Разработчики технологии надеются, что их изобретение позволит решить основную проблему, стоящую на пути бурного развития зеленой энергетики — ее сезонный характер.
Принцип работы аккумулятора прост: дешевая энергия солнца и ветра используется для нагрева бассейна, заполненного дешевым грязным песком.
Разогревать песок можно до температуры около 500°C, а его высокая теплоемкость позволяет сохранять львиную долю энергии, которую позже можно использовать для обогрева жилых домов зимой, когда спрос на тепло сильно возрастает — а вместе с ним растут и цены.
Большая часть газа Финляндия закупает у Москвы, так что полномасштабное вторжение российских войск на территорию Украины сделало проблему перехода энергетики «на зеленые рельсы» особенно актуальной.
- Европа решила не откладывать переход на электромобили. Несмотря на кризис и войну
- Когда Европа введет эмбарго на нефть и газ из России?
- Глобальное потепление: локдаун дал планете передышку, но не пошел на пользу
Из всех стран, входящих в ЕС, именно у Финляндии с Россией самая протяженная граница — а после объявления Хельсинки о желании вступить в НАТО Москва полностью прекратила поставки «недружественному» западному соседу газа и электроэнергии.
Зима в Финляндии долгая и морозная, так что отсутствие определенности по поводу того, чем придется освещать и обогревать дома с приходом холодов, беспокоит не только политиков, но и рядовых граждан страны.
Решить эту актуальную проблему, возможно, поможет новая технология, запущенная во вторник на базе небольшой электростанции в западной части страны.
Выглядит новинка не очень впечатляюще, фактически представляя собой гигантский бункер унылого серого оттенка, заполненный 100 тоннами строительного песка. Однако потенциал этого хранилища огромен.
Не исключено, что именно этот широко распространенный и весьма доступный строительный материал обладает свойствами, необходимыми для создания дешевого и эффективного аккумулятора, который позволит накапливать и хранить экологически чистую энергию.
Глобальный климатический кризис, а в последнее время еще и резкий рост цен на ископаемое топливо привели к всплеску инвестиций в сфере возобновляемых источников энергии.
Найти подходящие для этого участки, обустроить там новые солнечные или ветряные фермы и запитать от них электросети — задача относительно простая. Куда сложнее решить другую проблему — неизбежную зависимость объемов производства от времени года и времени суток.
Что делать, когда солнце не светит, а ветер не дует? Как обеспечить непрерывность поступления энергии?
Кроме того, резкое увеличение числа зеленых электростанций потребует увеличить производство энергии и другими способами, чтобы при необходимости балансировать сеть.
Наиболее очевидное решение проблемы — строительство вместительных аккумуляторов, позволяющих накапливать произведенную энергию, а потом отдавать ее обратно, балансируя сеть по мере сезонного падения производства.
Автор фото, Tony Jolliffe
Подпись к фото,Таким песком заполнен огромный резервуар батареи
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
На сегодняшний день большинство аккумуляторов изготавливаются из лития.
Они относительно дороги, занимают много места и не очень хорошо переносят чрезмерную зарядку.
Однако группа молодых инженеров только что завершила в финском городе в городе Канкаанпяа установку первого в мире песочного аккумулятора, который предлагает решить эту проблему недорогим и безопасным способом.
«Каждый раз, когда резко подскакивает производство доступной зеленой электроэнергии, возникает необходимость быстро перенаправить ее излишки в какое-то временное хранилище», — объясняет Маркку Юленен, один из разработчиков технологии и соучредитель компании Polar Night Energy.
Первый песочный аккумулятор установлен на электростанции Ватаянкоски, откуда в расположенные неподалеку населенные пункты поступает централизованное отопление.
Дешевая электроэнергия прогревает песок до температуры 500°C за счет так называемого резистивного нагрева (ровно по тому же принципу устроена работа электрических каминов).
От песка нагревается воздух, который циркулирует внутри камеры аккумулятора при помощи теплообменника.
Песок отлично подходит для энергосбережения, поскольку этот материал обладает высокой теплоемкостью — то есть он очень медленно нагревается, но столь же медленно остывает, по словам разработчиков, хранилище может поддерживать температуру песка на уровне около 500 градусов в течение нескольких месяцев.
Когда цены на электричество начинают сезонный рост, горячий воздух из аккумулятора используют для нагрева воды, поступающей в систему центрального отопления. Уже оттуда тепло подается в квартиры, офисы и даже подогревает местный бассейн.
Подпись к фото,Разработчики песочной технологии — Маркку Илонен и Томми Эронен
Прототип песчаной батареи был разработан на бывшем целлюлозном заводе в Тампере, городской совет которого целенаправленно предоставил для этого площадку и выделил необходимое финансирование.
«Если в самый холодный зимний период электростанции смогут работать всего по нескольку часов в день, отопление будет стоить очень и очень дорого», — объясняет Элина Сеппянен, курирующая в городской управе вопросы энергетики и климата.
«А вот если мы получим возможность хранить эту энергию и при необходимости быстро перенаправлять ее обратно в сеть, экономия от такого хранилища может огромной».
Автор фото, Tony Jolliffe
Подпись к фото,Воду в местном бассейне тоже подогревают за счет центрального отопления
Главный вопрос, ответ на который еще только предстоит получить — насколько масштабируема экспериментальная технология. Насколько рентабельным окажется песочный аккумулятор? Будет его энергии хватать на то, чтобы обеспечить бесперебойное снабжение сотен домов теплом и электроэнергией?
Песок прекрасно хранит тепло, а вот его обратное превращение в электрическую энергию, необходимую для подачи в сеть — процесс куда менее эффективный и более затратный.
Тем не менее в долгосрочной перспективе технология может оказаться очень выгодной крупным промышленным предприятиям, основные энергозатраты которых сейчас покрываются в основном за счет сжигания ископаемого топлива.
В том же направлении — использование песка в качестве теплонакопителя для нужд зеленой энергетики — работают еще несколько исследовательских группы по всему миру, включая и коллектив американской Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.
Однако функционирующую коммерческую систему первыми удалось создать финнам — и пока что, по словам одного из инвесторов проекта, «все работает как полагается».
«Способ и правда простой, но нам понравилась идея попробовать что-то новое — стать первыми в мире, кому удалось создать что-то подобное, — признается управляющий директор электростанции Пекка Пасси. — В какой-то степени это, наверное, безумный проект, но я верю, что окончится он успешно».
Чтобы продолжать получать новости Би-би-си, подпишитесь на наши каналы:
- Telegram
- VK
- OK
Загрузите наше приложение:
- iOS
- Android
Вся наша продукция — кварцевые обогреватели ТеплЭко
1.
Кварцевый обогреватель ТеплЭко универсальный
Энергоэффективный обогреватель ТеплЭко изготовлен из чистейшего кварцевого песка с высокими теплоаккумулирующими свойствами, что позволяет достичь максимального эффекта энергосбережения. Подробнее
2. Кварцевый обогреватель ТеплЭко с добавлением шунгита с оздоровительным эффектом
Кварце-шунгитовый обогреватель ТеплЭко благотворно влияет на организм человека, наполняя воздух полезными ионами. Подробнее
3. Кварцевый обогреватель ТеплЭко с добавлением базальта наиболее прочный
Кварце-базальтовый обогреватель ТеплЭко отличается от остальных моделей повышенными прочностными характеристиками и высочайшей износостойкостью. Подробнее
4. Бактерицидный рециркулятор ТеплЭко белый
Устройство, в основу которого положены УФ-лампы, способствующие тщательному устранению из воздушного потока болезнетворных микроорганизмов. Подробнее
5. Бактерицидный рециркулятор ТеплЭко серый
Устройство, в основу которого положены УФ-лампы, способствующие тщательному устранению из воздушного потока болезнетворных микроорганизмов.
Подробнее
6. Бактерицидный рециркулятор ТеплЭко чёрный
Устройство, в основу которого положены УФ-лампы, способствующие тщательному устранению из воздушного потока болезнетворных микроорганизмов. Подробнее
7. Комплект сменных фильтров для бактерицидного рециркулятора
Рециркулятор ТеплЭко оснащен сменным фильтром, изготовленым из фильтрующего материала, класс очистки G4. Подробнее
8. Терморегулятор
Представляет собой электромеханический комнатный термостат, работающий от сети 220В. Он выполняет функцию автоматического регулирования температуры. К одному терморегулятору может быть подключено до 7 монолитных кварцевых обогревателей. Подробнее
9. Терморегулятор с розеткой
Терморегулятор необходим для автоматического включения/отключения кварцевых обогревателей в зависимости от заданной температуры (на один терморегулятор можно подключить до 7 обогревателей). Если вы не ставите терморегулятор, то включение/отключение обогревателей вы контролируете сами.
Подробнее
10. Умная розетка (sms-розетка)
Интеллектуальный прибор с GSM-модулем, позволяющий дистанционно включать и выключать кварцевые обогреватели с вашего мобильного телефона при помощи простых SMS-команд или голосового вызова, а также управлять автоматической системой отопления в зависимости от температуры и по расписанию. Подключается до 7 обогревателей или любая другая нагрузка мощностью до 3 кВт. Подробнее
11. Wi-Fi розетка для дистанционного управления
Позволяет осуществлять удаленный контроль за пуском и отключением домашних бытовых электроприборов. Основная особенность этой розетки заключается в поддержке беспроводного управления по Wi-Fi. Управлять розеткой можно через приложение SmartLife в планшете или смартфоне для операционных систем Android или iOS. Кроме того, розетку можно заставить работать по расписанию. Подробнее
12. Подставка универсальная
Универсальная напольная подставка из прочного металла позволяет размещать кварцевый обогреватель ТеплЭко на полу.
Подставка снабжена как удобными ножками, так и колесиками. Закругленные формы подставки защищают от случайных травм. Подробнее
13. Экран металлический
Представляем вашему вниманию специальный экран для обогревателя ТеплЭко. Металлический экран на кварцевый обогреватель обладает высокой теплоотдачей и теплопроводностью (в отличие от пластиковых). Не препятствует передаче тепла в воздух. Подробнее
14. Сушилка навесная на кварцевый обогреватель
Для быстрого и комфортного высушивания одежды стоит приобрести практичное устройство — стальную сушилку на кварцевый обогреватель. Подробнее
15. Самоклеящийся отражатель на стену
Экран между кварцевым обогревателем и стеной, для уменьшения потерь тепла и снижения энергозатрат на обогрев. Подробнее
16. Универсальный набор саморезов
Включает набор саморезов практически для всех видов стен, набор дюбелей (бетон, дерево, гипрок), дюбеля-бабочки для гипрока и линейку для удобства крепления кварцевого обогревателя на стену.
Подробнее
17. Пакет усиленный для транспортировки кварцевого обогревателя
Пластиковый пакет идеально подходит для удобной транспортировки кварцевых обогревателей. Подробнее
18. Тиристорный регулятор мощности
Компания «ТеплЭко» является производителем тиристорного регулятора мощности, который предназначен для регулировки мощности любых электроприборов с током активной нагрузки до 16 А. Может быть использован с кварцевым обогревателем ТеплЭко. Вид климатического исполнения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69. Подробнее
19. Монтажный комплект 3
Для монтажа кварцевого обогревателя в некоторых ситуациях (к примеру, в случае нехватки длины имеющегося электрического силового кабеля самого обогревателя для подключения в сеть) необходимы дополнительные монтажные аксессуары, состоящие из электрического силового кабеля для подключения к электросети ~220В(~380В) и соединительных муфт. Подробнее
20. Монтажный комплект 5
Для монтажа кварцевого обогревателя в некоторых ситуациях (к примеру, в случае нехватки длины имеющегося электрического силового кабеля самого обогревателя для подключения в сеть) необходимы дополнительные монтажные аксессуары, состоящие из электрического силового кабеля для подключения к электросети ~220В(~380В) и соединительных муфт.
Подробнее
21. Монтажный комплект 10
Для монтажа кварцевого обогревателя в некоторых ситуациях (к примеру, в случае нехватки длины имеющегося электрического силового кабеля самого обогревателя для подключения в сеть) необходимы дополнительные монтажные аксессуары, состоящие из электрического силового кабеля для подключения к электросети ~220В(~380В) и соединительных муфт. Подробнее
22. Кварцевая лампа
Кварцевая лампа уничтожает микробы с помощью ультрафиолета, а также способствует лучшей регенерации кожи и вместе с иммунной системой помогает организму бороться с инфекциями. Ультрафиолетовые лучи нарушают ДНК бактерий и вирусов, что не позволяет им размножаться и приводит к гибели. Кварцевание помещений помогает очистить их от инфекционных заболеваний. Подробнее
23. Уличный светодиодный светильник на солнечной батарее
Данный светодиодный светильник предназначен для освещения придомовой территории, садовых и дачных участков.
Светильник работает только от солнечной батареи и не требует сложного монтажа и дополнительной проводки. Днем он заряжается от солнечной энергии, а в темное время суток при срабатывании датчика движения автоматически включается. Подробнее
Что такое песочная батарея? — Энергия полярной ночи
Какова структура вашего теплоаккумулятора?
Представляет собой утепленный силос со стальным корпусом, заполненным песком и теплообменными трубами. Кроме того, требуется оборудование за пределами хранилища, такое как компоненты автоматизации, клапаны, вентилятор и теплообменник или парогенератор.
Как вы нагреваете песок?
С электричеством из сети или местного производства, в обоих случаях из изменчивых источников, таких как ветер и солнце. Мы заряжаем его, когда доступна чистая и дешевая электроэнергия. Электрическая энергия передается в аккумулирующее тепло по воздушной трубе с замкнутым контуром. Воздух нагревается с помощью электрических резисторов и циркулирует в трубопроводе теплопередачи.
Насколько горячий песок?
Максимальная температура в теплоаккумуляторе Канкаанпяя составляет около 600 градусов Цельсия. Однако температура может быть даже выше в зависимости от потребностей клиента. На практике максимальная температура песчаного теплоаккумулятора ограничивается не свойствами аккумулирующей среды, а теплостойкостью материалов, используемых при строительстве и управлении накопителем.
Как получить тепло из теплоаккумулятора?
Теплоаккумулятор разгружается продувкой труб холодным воздухом. Он нагревается при прохождении через хранилище и может использоваться, например, для преобразования воды в технологический пар или для нагрева воды для централизованного теплоснабжения в теплообменнике воздух-вода.
Почему вы используете песок?
Многие твердые материалы, такие как песок, можно нагревать до температур, значительно превышающих точку кипения воды. Аккумуляторы тепла на основе песка могут хранить в несколько раз больше энергии, чем в резервуаре с водой аналогичного размера; это благодаря большому диапазону температур, допускаемому песком.
Таким образом, он экономит место и позволяет универсально использовать его во многих промышленных приложениях.
Какой песок вы используете?
Аккумулятор тепла не очень чувствителен к размеру песка. Мы предпочитаем недорогие материалы высокой плотности, которые не являются дефицитными. Нашим теплоаккумулятором может быть чужая грязь. Мы предпочитаем использовать материалы, которые не подходят для строительной отрасли.
Имеет ли значение размер песка?
Немного, мы предпочитаем использовать те размеры зерна, которые не подходят для строительной отрасли.
Как изолируется теплоаккумулятор?
Аккумулятор изготовлен из стали и изолирован стандартными термостойкими изоляционными материалами. Изоляция находится вокруг теплоаккумулятора между внешним стальным слоем и внутренним.
Как долго песок остается горячим зимой?
При необходимости он может оставаться горячим в течение нескольких месяцев, но фактический вариант использования теплоаккумулятора в Канкаанпяя заключается в том, чтобы заряжать его циклами примерно в 2 недели.
Аккумулятор тепла имеет наилучший диапазон использования, когда он заряжается и разряжается от 20 до 200 раз в год, в зависимости от применения.
Внешняя поверхность аккумулятора тепла горячая?
Поверхность хранилища не горячая, потому что тепло остается внутри хранилища — там, где оно должно быть.
Может ли он накапливать электричество?
Не как таковой, так как хранит энергию в виде тепла. Тепло может быть преобразовано обратно в электричество с помощью турбин, таких как ORC-турбина или паровая турбина. Это требует дополнительных инвестиций в турбинную технологию, а преобразование в электроэнергию сопряжено с неотъемлемыми потерями, что усложняет экономическую сторону.
Это новая технология?
Ну и да и нет. Идея нагревания песка для хранения энергии не нова. Наш способ делать вещи и коммерциализировать их в крупномасштабных приложениях.
Могу ли я купить у вас аккумулятор для своего дома?
Нет.
У нас пока нет товаров для индивидуальных домов.
Кто ваши клиенты?
Мы обслуживаем широкий спектр различных предприятий и отраслей. Например, энергетические компании, операторы жилых и коммерческих зданий, продукты питания и напитки, текстиль и одежда, химия и фармацевтика, производство металлов, целлюлозно-бумажная промышленность и другие отрасли.
Как наша компания может начать проект по аккумулированию тепла с помощью Polar Night Energy?
Пожалуйста, свяжитесь с нашим менеджером по продажам продукции Матти Ульвиненом: отправьте электронное письмо по адресу [email protected] или позвоните по телефону +358 40 838 5767. вирусный. Из-за большого количества запросов и сообщений наше время ответа может быть очень долгим. Благодарим вас за терпение. Спасибо!)
Как песочная батарея может преобразовать чистую энергию
Загрузка
Планета Будущего | Возобновляемая энергия
(Изображение предоставлено: Энергия полярной ночи)
Автор Эрика Бенке, 4 ноября 2022 г.
Новый способ хранения возобновляемой энергии — это обеспечение чистым теплом в течение долгих скандинавских ночей.
A
В конце извилистой, обсаженной деревьями проселочной дороги в западной Финляндии четыре молодых инженера считают, что у них есть возможный ответ на одну из самых больших проблем зеленой энергетики.
Задача состоит в том, чтобы обеспечить круглогодичное устойчивое электроснабжение от возобновляемых источников энергии при смене сезонов и изменчивых погодных условиях. Ответ, расположенный на электростанции Ватаянкоски, в 270 км (168 миль) к северо-западу от столицы Финляндии Хельсинки, удивительно прост, обилен и дешев: песок.
На электростанции Ватаянкоски находится первая в мире промышленная песчаная батарея. Полностью заключенная в стальной контейнер высотой 7 м (23 фута), батарея состоит из 100 тонн низкосортного строительного песка, двух труб централизованного теплоснабжения и вентилятора. Песок становится батареей после того, как он нагревается до 600°C с помощью электроэнергии, вырабатываемой ветряными турбинами и солнечными панелями в Финляндии, привезенными владельцами электростанции Ватаянкоски.
Возобновляемая энергия питает резистивный нагреватель, который нагревает воздух внутри песка. Внутри батареи этот горячий воздух вентилятором циркулирует вокруг песка через теплообменные трубы.
Песок окружен толстой изоляцией, поддерживающей температуру внутри батареи на уровне 600°C (1112F), даже когда снаружи мороз. «Мы не хотим терять тепло; средняя зимняя температура в Канканпяя ниже 0°C (32F)», — говорит Вилле Кивиоя, ведущий научный сотрудник Polar Night Energy, который в режиме онлайн следит за работой батареи.
При полной зарядке аккумулятор сохраняет 8 МВтч тепловой энергии. Когда спрос на энергию возрастает, батарея разряжает около 200 кВт мощности через теплообменные трубы: этого достаточно, чтобы обеспечить отопление и горячее водоснабжение около 100 домов и общественного бассейна в Канкаанпяя, дополняя электроэнергию из сети. Аккумулятор заряжается ночью, когда цены на электроэнергию ниже.
Эта система не требует особого обслуживания, говорит Кивиойя.
Компания использует дешевый некачественный песок, отвергнутый строителями, вместо высококачественного речного песка, который в огромных количествах используется для строительства, что приводит к глобальному дефициту.
«Трубы [теплообмена] и песок не изнашиваются. Вентилятор является единственной движущейся частью, и при необходимости его легко заменить», — говорит Кивиоя.
Песок — очень эффективная среда для сохранения тепла в течение длительного периода времени, сохраняя энергию в течение нескольких месяцев. Есть и другие преимущества. «Песок имеет очень долгий срок службы: он может нагреваться и остывать сколько угодно раз», — говорит Кивиоя. «Через некоторое время он станет более плотным, поэтому потребуется меньше места. В этот момент мы можем добавить больше песка».
Песчаная батарея, разработанная Томми Эроненом (справа) и Вилле Кивиоя (слева), обеспечивает теплом около 100 домов и бассейн в Канкаанпяя (Фото: Polar Night Energy)
Четыре молодых финских инженера, которые изобрели эту песчаную батарею вернуться далеко.
Томми Эронен, Маркку Юленен, Лииса Наскали и Вилле Кивиоя в детстве были связаны общей страстью к легкой атлетике. Спринтер, велосипедист, тройной прыгун и метатель диска состояли в одном клубе в Тампере, на юге Финляндии, и в подростковом возрасте поддерживали друг друга на соревнованиях по легкой атлетике.
Когда им исполнилось двадцать, их интересы переключились со спорта на науку. Более короткие и теплые зимы на юге Финляндии породили общую мотивацию для борьбы с изменением климата.
«Количество дней ледяного покрова на Нясиярви, озере, где мы катались на коньках в детстве, за последние несколько лет резко сократилось. Изменение климата происходит на наших глазах», — говорит Эронен.
Вам также могут понравиться:
- Батареи, работающие от силы тяжести
- Что, если бы у нас была безграничная зеленая энергия
- Устойчивые города из глины
В 2016 году, проводя исследования для получения степени магистра технических наук, Эронен изучал системы хранения на водной основе для возобновляемых источников энергии.
«Я задумался: может ли твердый материал, а не вода, больше подходить для хранения солнечной и ветровой энергии?» — говорит Эронен.
Поиск стабильных поставок
Производство ветровой и солнечной энергии зависит от погоды и времени года и поэтому изменчиво. Это означает, что производство энергии не всегда соответствует спросу на энергию.
Это делает отсутствие дешевых, жизнеспособных и устойчивых технологий хранения одним из самых больших препятствий на пути перехода мира от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии.
«Хранение возобновляемых источников энергии является одной из наиболее важных задач, которые мы должны решить для достижения цели нулевых чистых выбросов CO2 к 2050 году, что, по мнению Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК), имеет решающее значение для ограничения глобального потепления до 1,5.
C», — говорит Юлонг Дин, директор Бирмингемского центра хранения энергии в Великобритании.
Вместе с Юленен он начал разработку прототипа песчаной батареи. Успешно испытав экспериментальную батарею в саду деда Эронена недалеко от Тампере, пара наняла своих друзей детства из спортивного клуба для запуска Polar Night Energy. В июле они установили первую коммерческую песчаную батарею на электростанции Ватаянкоски в Канкаанпяя.
Хранение экологически чистой энергии
Эта инновация вызвала бурю эмоций во всем мире. «Мой телефон постоянно звонит, и у меня тысячи непрочитанных электронных писем», — говорит Эронен.
Небольшое коммерческое применение новой системы накопления энергии редко становится горячей темой, но песочная батарея привлекла внимание своим потенциалом выравнивания энергоснабжения от возобновляемых источников (см. вставку Поиск стабильного источника питания ).
Жизнеспособное хранение солнечной и ветровой энергии особенно важно для скандинавских стран, которые имеют долгие часы темноты и повышенную потребность в тепле зимой, но больше часов солнечного света летом.
После войны на Украине Финляндия призывает ЕС увеличить производство возобновляемой энергии. «Единственный выход из энергетического кризиса — вкладывать значительные средства в производство возобновляемой и экологически чистой энергии», — заявила в сентябре премьер-министр Финляндии Санна Марин.
Изобретатели песчаной батареи надеются, что именно здесь найдется их решение.
«Моей первой мыслью было: «Почему я до этого не додумалась?», — смеется Ева Понграч, вице-руководитель отдела водоснабжения, энергетики и охраны окружающей среды. исследовательское подразделение Университета Оулу на севере Финляндии. «Такая простая, свежая и инновационная идея. Может ли это быть решением для непрерывного снабжения зеленой энергией? Я не думаю, что будет один единственный ответ, но это часть решения».
Отсутствие дешевых, жизнеспособных и устойчивых технологий хранения — одно из самых больших препятствий на пути перехода мира на возобновляемые источники энергии. , в частности его электрохимический аналог: литий-ионные аккумуляторы?
Одна большая проблема с литий-ионными батареями, которые мы используем для питания наших ноутбуков, телефонов и электромобилей, заключается в том, что они постоянно разлагаются, даже когда не используются, говорит Понграч.
«В песчаных батареях нет химической реакции, поэтому они не подвергаются аналогичному процессу старения», — говорит Понграч.
Литиевые батареи не подходят для крупномасштабных систем хранения, говорит Юлонг Дин, директор Бирмингемского центра хранения энергии в Великобритании, добавляя, что они также легко воспламеняются.
Еще есть экологические проблемы. «Литий оказывает гораздо большее воздействие на окружающую среду, чем песок», — говорит Понграц. На каждую произведенную тонну рафинированного лития выбрасывается от трех до девяти тонн CO2, в зависимости от способа его извлечения.
Но команда Polar Night Energy столкнулась с серьезными проблемами: смогут ли они масштабировать свою технологию, чтобы действительно что-то изменить, и смогут ли они использовать ее для выработки значительного количества электроэнергии в дополнение к теплу?
Ограничения, конечно, есть, отмечают специалисты. «Песчаная батарея хранит в 5–10 раз меньше энергии [на единицу объема], чем традиционные химические батареи», — говорит Дэн Гладвин из отдела электронной и электротехники Шеффилдского университета в Великобритании.
Команда Polar Night Energy признает это, но утверждает, что песочная батарея является гораздо более экономичным решением. Команда подсчитала, что их батарея в восемь-десять раз дешевле, чем литиевая батарея, которая хранит такое же количество энергии. По словам Эронена, выработка 8 МВтч энергии с использованием песчаной батареи Канкаанпяя стоит около 200 000 долларов (174 000 фунтов стерлингов). По его словам, литий-ионная батарея, хранящая 8 МВтч энергии, будет стоить не менее 1 600 000 долларов (1 391 000 фунтов стерлингов).
Аккумулирование возобновляемой энергии особенно важно для скандинавских стран, которым требуется много отопления зимой и много солнечного света летом (Фото: Alamy)
Глэдвин говорит, что песчаная батарея отлично подходит для обогрева домов в странах с холодным климатом, но предупреждает, что эффективность падает, когда она используется для возврата энергии в электросеть.
«Чтобы сделать его более широко применимым, им нужно разработать способ преобразования тепла батареи обратно в электричество с эффективностью 75-80%.
Это изменит правила игры», — говорит он.
Эронен говорит, что с доступной в настоящее время технологией процесс преобразования тепла обратно в электричество имеет коэффициент полезного действия только 30%. Но он не считает это серьезной проблемой. «В такой холодной стране, как Финляндия, мы сбрасываем 70% тепла, остающегося после преобразования, в сети централизованного теплоснабжения, которые почти все время нуждаются в подаче тепла», — говорит он.
Следующим шагом в расширении использования батарей для выработки электроэнергии является добавление турбины для обратного преобразования тепла в сеть. «Через пару лет у нас будет работающая система, позволяющая делать именно это», — говорит Эронен.
Polar Night Energy находится в процессе подписания контракта на строительство второй батареи для другой компании централизованного теплоснабжения в Финляндии.
«Это для значительно большей системы: 2 МВт тепловой мощности и 500 МВтч емкости хранения. Это в 10 раз больше, чем у нас в Канкаанпяя», — говорит Эронен.
В настоящее время песчаная батарея остается решением для скандинавских стран, говорит Понграч. «Это очень полезно в Финляндии, где у нас холодные зимы и отопление нужно в значительной степени с сентября по май, [из-за] среднегодовой температуры ниже 10°C (50F)», — говорит она, добавляя, что половина из 5,5 миллионов жителей Финляндии подключена к Интернету. к сети централизованного теплоснабжения.
Но теоретически решение по хранению энергии можно воспроизвести в любой точке мира, где есть инфраструктура централизованного теплоснабжения, включая Нью-Йорк, Сан-Франциско и Копенгаген.
«В любом случае у него гораздо больший потенциал [помимо] отопления домов», — говорит руководитель проекта компании Лийза Наскали. «При увеличении масштаба он будет доступен для использования во всех видах промышленных процессов, требующих высокой температуры: пекарнях, прачечных [и] сталелитейных заводах».
Эронен говорит, что к 2023 году Polar Night Energy стремится стать «действительно глобальной компанией, строящей песчаные батареи по всему миру».
Огромный бум оффшорной ветроэнергетики — к 2025 году энергия ветра будет покрывать 25% потребления электроэнергии в Финляндии — поможет сделать это возможным, но предстоит еще «много работы».
«Нам потребуются огромные складские мощности, чтобы сбалансировать колебания производства», — говорит он.
Маркку Юленен и Томми Эронен, соучредители Polar Night Energy, друзья детства, которых объединяет общая любовь к спорту и науке (Фото: Polar Night Energy)
при замене песка другими сыпучими негорючими материалами в местах дефицита песка. «Идея состоит в том, чтобы осмотреться и найти подходящий материал на месте: мы можем, например, протестировать побочные продукты промышленных процессов и посмотреть, сможем ли мы их использовать», — говорит Эронен.
Безусловно, самой большой проблемой для расширения является нежелание компаний и муниципалитетов инвестировать в новые технологии. «В Финляндии у компаний централизованного теплоснабжения есть обязательства по поставке тепла, и они должны платить штраф, если они не выполняют эти обязательства.
Вот почему они предпочитают проявлять осторожность, прежде чем одобрять крупные инвестиции в новую технологию», говорит Наскали.
Подсчет углерода
Финская энергетическая компания Vatajankoski является исключением. «Мы хотим найти способы борьбы с изменением климата. Мы искали технологии для производства тепла без сжигания ископаемого топлива и наткнулись на энергию полярной ночи… Это надежная технология», — говорит Пекка Пасси, управляющий директор Vatajankosi, который, как и Наскали, считает, что самый большой потенциал батареи заключается в промышленном использовании.
«Некоторым отраслям нужен очень горячий воздух, 300C (572F), например, для сушки чего-либо. Сейчас мы рассматриваем возможность сотрудничества с промышленными предприятиями в районе Канкаанпяя, которые используют электричество для производства тепла. Наличие песочной батареи, которую они могут заряжать в одночасье даст им гибкость и защитит от колебаний цен», — говорит он.
Указывая на экстремальные температуры, засуху и лесные пожары, охватившие мир, молодые финские инженеры говорят, что мы не можем позволить себе роскошь ждать перехода на новые технологии.
«Сейчас нам нужно принимать смелые решения, чтобы избежать [климатического] кризиса», — говорит Кивиоя.
«На нас, ученых и инженеров, оказывается большое давление, чтобы разобраться с изменением климата», — говорит он. «Я превращаю это давление в вдохновение, как делал это, когда участвовал в соревнованиях по метанию диска. Когда ты находишься в поле, готовясь к следующему метанию, ты не можешь замереть под давлением. работа.»
Эронен говорит, что «создание компании немного похоже на соревнования в спорте: вы хотите победить». Вместе с Илоненом он решил проехать 170 км (106 миль) от их родного города Тампере, чтобы посетить энергетическую конференцию в Хельсинки в 2018 году. «Все остальные участники прибыли на машине или самолете. оказать влияние’.»
* Теперь вы можете узнать больше о посещении Эрикой Бенке электростанции Ватаянкоски в этом подкасте наших коллег по вопросу о климате.
—
11.04.22 в эту статью были внесены поправки, поясняющие цитату Юлонг Дина.