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, передает ВВС.
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.
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.
Дешево и сердито
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 быть огромной”.
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”.
