Produkcja energii, jej przesył, magazynowanie – te i inne wyzwania coraz częściej spędzają sen z powiek sektorowi energetycznemu we współczesnym świecie. Do tego coraz istotniejsze jest, aby pozyskiwana energia była energią „zieloną”, ekologiczną. Wydaje się, że naukowcy z Finlandii wpadli na pomysł, który stanowi odpowiedź na wszystkie te wyzwania jednocześnie.
Fińscy naukowcy zbudowali pierwszą na świecie w pełni działającą baterię z... piasku, która może przechowywać energię przez wiele miesięcy. Pomysł jest prosty – magazynowanie ciepła w piasku w celu ogrzania domów przez zimę.
Z pewnością jednym z przyczynków dla podejmowania przez Finlandię różnych innowacyjnych inicjatyw w sektorze energetycznym jest reakcja Rosji na deklarację tego państwa o chęci przystąpienia do NATO. W efekcie Rosja wstrzymała dostawy energii elektrycznej do Finlandii. Państwo to będzie zatem musiało podjąć działania, aby zapewnić obywatelom wystarczającą ilość tak ciepła, jak i światła. Być może z pomocą Finlandii przyjdzie zwyczajny piasek. W jednej z elektrowni na zachodzie tego państwa, w miejscowości Kankaanpää oddalonej około 230 kilometrów na północny zachód od Helsinek, zainstalowana została pierwsza bateria piaskowa. Jej konstrukcja jest przy tym banalnie prosta: to około 100 ton piasku budowlanego zamkniętego w izolowanym silosie.
Dlaczego piasek? Rozwiązanie to ma same zalety. Materiał ten jest oczywiście tani. Jest w stanie przechowywać energię cieplną, można go bowiem rozgrzać nawet do temperatury około 500 stopni Celsjusza. Co równie ważne: zmagazynowaną w ten sposób energię można przechowywać miesiącami.
Możliwe zastosowanie nasuwa się samo: chociażby ogrzewanie domostw w okresie zimowym. Kiedy ceny energii elektrycznej są wyższe, rozwiązanie to realnie daje też możliwość zaoszczędzenia konkretnych pieniędzy. Jeżeli jeszcze dodamy do tego fakt, że w ten sposób mogłaby być przechowywana energia pozyskana ze źródeł odnawialnych, takich jak panele słoneczne czy turbiny wiatrowe, baterie piaskowe zaczynają nam się jawić jako rozwiązanie idealne. To właśnie magazynowanie pozyskanej w ten sposób energii nastręcza dość dużo problemów.
Możliwości wykorzystania piasku sięgają jednak znacznie poza użycie go w charakterze zbiornika na energię cieplną. Zaawansowane badania w tym kierunku od lat prowadzi m.in. amerykańskie National Renewable Energy Laboratory (NREL). Badania te są prowadzone w kierunku możliwości wykorzystania piasku w charakterze baterii dla „zielonej” energii.
Ale czy w ogóle tego typu baterie mogłyby zacząć stanowić konkurencję dla tradycyjnych baterii litowych? Badania są prowadzone i pod tym kątem. Przykładowo grupie naukowców udało się stworzyć baterię, która jest w stanie działać nawet trzy razy dłużej, niż bateria litowa. A obecnie większość baterii jest wykonana z litu i jest droga, zajmuje dużo miejsca i może poradzić sobie tylko z ograniczoną ilością nadmiaru energii.
W przypadku baterii piaskowej ma być inaczej. Piasek może stanowić prosty, opłacalny sposób przechowywania energii. - Za każdym razem, gdy pojawia się nadwyżka dostępnej energii elektrycznej, chcemy mieć możliwość bardzo szybkiego wprowadzenia jej do naszego magazynu – mówi Markku Ylönen, współautor projektu i jeden z założycieli Polar Night Energy.
Urządzenie zainstalowano w elektrowni Vatajankoski, która zarządza siecią ciepłowniczą dla tego obszaru. Założenia Polar Night Energy wyglądają mniej więcej tak: w miesiącach letnich, gdy energia jest tańsza, piasek w baterii ma być podgrzewany gorącym powietrzem do temperatury 500 st. C. Piasek jest bardzo efektywnym medium do magazynowania ciepła i niewiele traci z upływem czasu. Autorzy wynalazku twierdzą, że ich urządzenie może utrzymywać piasek w temperaturze 500 st. C. przez kilka miesięcy. W zimie, gdy ceny energii są wyższe, bateria oddaje ciepło, którym podgrzewana jest woda do sieci ciepłowniczej i następnie pompowana do domów czy biur.
Niestety, przekształcanie ciepła w energię elektryczną nie jest zbyt efektywne, ale długoterminowe przechowywanie energii w postaci ciepła jest również ogromną szansą dla przemysłu, gdzie ciepło potrzebne do produkcji farmaceutyków czy tekstyliów jest pozyskiwane ze spalania paliw kopalnych. Jak na razie Finowie mają działający, komercyjny system, który obecnie dobrze sobie radzi. Należy poczekać, jak będzie to wyglądać w przyszłości.
Źródło: BBC, The Science Times, fot. Pixabay
