Key takeaways
- Ett finskt företag har installerat ett sandbatteri i en stad i Finland.
- Energi lagras som värme i sanden i månader, som används för att värma upp vatten som leds till boende under vintrarna.
- Med ökad produktion av förnybar energi är billiga lagringslösningar behovet av timmen, föreslår experter.
Det finns mer med grön energi än bara produktion. Att hitta effektiva och miljövänliga mekanismer för att lagra all den rena energin är lika viktigt.
Även när forskare arbetar med att förvandla skyskrapor till gigantiska batterier har Polar Night Energy (PNE) i Finland installerat det första kommersiella sandbatteriet, som kan lagra energi i flera månader, för att värma hem på vintern när energibehovet ökar.
"Tillverkning av förnybara energikällor som vind- och solkraft är mycket volatil och överlappar bara delvis förbrukningen i tid", förklarar PNE på sin hemsida. "Vår teknik ger ett sätt att förädla billig och ren överskottsel till värdefull värme på ett prisvärt sätt som kan användas när det behövs som mest."
Down to Earth
Enkelt uttryckt, ett sandbatteri omvandlar el till värme, som det sedan lagrar för senare användning. Sand är inte bara ett av de billigaste medlen för att lagra värme, det är också mycket effektivt och förlorar lite över tiden.
Till skillnad från ett litiumjonbatteri använder ett sandbatteri resistiv uppvärmning för att öka den omgivande temperaturen, som sedan överförs till sand med hjälp av en värmeväxlare. Sand har en mycket hög smälttemperatur som är hundratals grader Fahrenheit. Viktigt är att sand kan lagra värmeenergi i månader i sträck, vilket gör sandbatterier till en hållbar lösning för långtidslagring.
PNE har byggt det första kommersiella sandbatteriet i ett litet energiverk i staden Kankaanpää i västra Finland. Batteriet har formen av en silo som är fylld med cirka 100 ton sand.
För närvarande driver batteriet centralvärmesystemet för distriktet. Enligt PNE kan den varma luften i batteriet vid behov användas för att värma vatten, som sedan pumpas till kontor och bostäder i grannskapet.
Det finska sandbatteriet har 100 kW värmeeffekt och en total lagringskapacitet på 8 MWh. Enligt företaget kostar batteriet mindre än $10 per kilowattimme, och när det väl är i drift kan det hålla i "tiotals år."
… ekonomin beror på systemkapitalkostnader där lagringsteknik för termisk energi visar lovande.
Utöver detta har PNE också en mindre 3 MWh drifttestpilot i Hiedanranta, Tammerfors, som är ansluten till ett lok alt fjärrvärmenät och ger värme till ett par byggnader. Företaget använde denna pilot för att testa, validera och optimera sandbatterilösningen. Pilotprojektet får en del av sin energi från en 100 kvadratmeter stor solpanel och resten från det traditionella elnätet.
Långsiktig lösning
Den ökade ansträngningen för att maximera genereringen av förnybar grön energi runt om i världen har fått forskare att leta efter innovativa lösningar för att lagra denna energi för senare användning.
Medan traditionella kemiska batterier gjorda med litium och andra mineraler kan återanvändas för denna uppgift, är de inte hållbara eller kostnadseffektiva i det långa loppet, när en stor del av el kommer att genereras från förnybara källor, hävdar PNE.
Förutom PNE undersöker flera andra forskare användningen av sandbatterier som ett sätt att lagra energi. US National Renewable Energy Laboratory (NREL) ENDURING-projekt har framgångsrikt tagit fram en prototyp för en lagringslösning för värmeenergi som använder sand som lagringsmedium.
NREL-forskaren Patrick Davenport sa att ENDURING-projektet hjälpte till att visa en tydlig väg för att överstiga 50 % tur och retur-effektivitet. Effektivitet tur och retur anger procentandelen el som lagras och senare hämtas. Ju högre effektivitet tur och retur är, desto mindre energi går förlorad i lagringsprocessen.
Detta är viktigt eftersom sandbatterier är bra för att lagra och avge värme men är inte särskilt effektiva när det gäller att återföra ström till elnätet, observerar BBC som rapporterar om det finska batteriet.
I ett e-postutbyte med Lifewire hävdade Davenport att även om effektiviteten tur och retur för sandbatterier inte matchar moderna kemiska batterier, som litiumjon, så kompenserar de mer än förlusten genom att vara mycket skalbara och för deras ytterst låga kapitalkostnader.
"Med utsikten till regelbunden låg kostnad för el (gratis eller till och med betald för att använda ibland), blir effektiviteten tur och retur mindre viktig", hävdade Davenport. "Istället beror ekonomin på systemkapitalkostnader där lagringsteknik för termisk energi visar lovande."
