В Финляндии начал работу первый в мире коммерческий песочный тепловой аккумулятор.
Проблема энергетических хранилищ
Выработка энергии ветра и солнца никогда не происходит стабильно. Электричество вырабатывается не тогда, когда оно необходимо потребителю, а тогда, когда наступают подходящие погодные условия. Соответственно, для нормальной работы системы требуются огромные энергетические хранилища - аккумуляторы промышленного масштаба.
Такие хранилища могут иметь самую разную форму - от классических «больших батареек» на основе лития, вроде тех, что продает Tesla, до более экзотических вариантов, таких как плавучие или гравитационные батареи. Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения эффективности, размера, местоположения, затрат на установку, эксплуатационных затрат, номинальной входной и выходной мощности, долговечности и продолжительности хранения энергии. Это хорошо, поскольку различные решения удовлетворяют разные потребности - одни решения создают резервы для сглаживания мгновенных скачков спроса, другие ориентируются на долгие сезонные перепады в выработке энергии.
Финская компания Polar Night Energy предлагает еще одно интересное решение - песочную батарею. Недавно такая батарея была запущена на базе компании Vatajankoski, в нескольких часах езды от Хельсинки
Как это работает
Система аккумулирования тепловой энергии представляет собой большой изолированный стальной резервуар шириной около 4 метров и высотой 7 метров. Резервуар заполнен самым обычным песком. В толще песка закопан простой теплообменник, через который песок нагревается изнутри. Температура в резервуаре может повышаться до 500-600 градусов Цельсия. Для разогрева используется электричество из возобновляемых источников, вроде солнечных батарей и ветровых турбин.
Конструкция способна хранить внушительные 8 мегаватт-часов энергии, при номинальной мощности 100 кВт. Когда необходимо, энергия снова извлекается в виде тепла таким же образом. Vatajankowski использует это тепло для питания местной системы централизованного теплоснабжения. Также его можно использовать для обогрева зданий, бассейнов, в промышленных процессах или в любой другой ситуации, которая требует тепла.
«Очень легко преобразовать электричество в тепло. Но для обратного преобразования тепла в электричество нужны турбины и более сложные конструкции. Потому пока мы просто используем запасенное тепло в чистом виде», - говорит технический директор Polar Night Маркку Илонен.
Поскольку потери тепла из резервуара минимальны, коэффициент эффективности системы достигает 99%. Тепло хранится в песке с минимальными потерями в течение нескольких месяцев, а сама система может работать десятилетиями.
Единственное важное требование к системе - герметичность резервуара. Песок должен быть сухим, и в нем не должно быть мелкого мусора, который может загореться. По подсчетам Polar Night Energy, стоимость установки составляет менее 10 евро за киловатт-час, и она работает полностью автоматизированным способом, не используя расходные материалы, при минимальных затратах.
В будущем компания планирует создавать установки мощностью 20 гигаватт-часов энергии, в которых песок будет разогреваться до 1000 градусов Цельсия.
