Hatalmas homokakkumulátorral akarják csökkenteni egy finn város szén-dioxid-kibocsátását. Az akkumulátor télen egy hét hőigényét képes tárolni – de hogyan működik?

A dél-finnországi Pornainenben található ipari méretű tárolóegység lesz a világ legnagyobb homokakkumulátora, amikor – egy éven belül – üzembe helyezik – írja az Euronews.

A nap- és szélerőművekből származó 100 MWh hőenergia tárolására képes létesítmény lehetővé teszi, hogy a távfűtési hálózatból kivonják a kőolajat, és ezzel közel 70 százalékkal csökkentik a kibocsátást.

„Izgalmas dolog egy olyan nagyméretű hőenergia-tárolót építeni, amely egyben a Pornainen távfűtési hálózatának elsődleges termelőüzemeként is működik majd. Ez jelentős lépés a homokakkumulátor-technológia méretnövelése felé” – mondta Liisa Naskali, az innováció mögött álló Polar Night Energy ügyvezetője.

 A homokakkumulátorok egyre nagyobbak Finnországban

Az új 1 MW-os homokakkumulátornak van egy előfutára. A Polar Night Energy 2022 májusában egy kisebb konstrukciót szerelt fel egy Kankaanpää városában található erőműre. A projektet éppen akkor indították el, amikor Oroszország Finnország NATO-csatlakozásának megtorlásaként leállította a gázszállításokat, és ez a projekt időszerű példája volt annak, hogyan lehet a megújuló energiát új módon hasznosítani. Az Euronews Green korábban beszélt a fiatal finn alapítókkal, Tommi Eronen-nel és Markku Ylönen-nel, akik a technológiát kifejlesztették.

„Arról beszélgettünk, hogy – ha szabad kezet kapnánk arra, hogy egy közösséget tervezzünk magunknak – hogyan tudnánk megoldani az energiaproblémát egy ilyen szűk környezetben. Aztán elég gyorsan – különösen itt északon – belefutunk az energiatárolás problémájába, ha a lehető legtisztább módon próbáljuk előállítani az energiát” – mondta Markku a Polar Night Energy 2018-as inspirációjáról.
Ahogy játszani kezdtek az ötletekkel, a homoknál kötöttek ki mint megfizethető módszer, hogy tárolják a bőséges áramot, amely akkor keletkezik, amikor süt a nap, vagy nagy sebességgel fúj a szél.

„A megújuló energiaforrások teljes potenciáljának kiaknázása szempontjából kulcsfontosságú, hogy megtaláljuk a módját e változó megújuló energiaforrások tárolásának. A lítium akkumulátorok bizonyos alkalmazásokban jól működnek” – magyarázta Markku. „De a környezetvédelmi problémákon és a költségeken túlmenően nem képesek hatalmas mennyiségű energiát befogadni.”

Kiderült, hogy a homokszemek meglepően befogadóképesek, ha energiatárolásról van szó.”
A pornaineni homokakkumulátor körülbelül tízszer nagyobb lesz, mint a kankaanpääi Vatajankoski erőműben jelenleg is működő. Az induló vállalkozás korábban egy kísérleti üzemet is csatlakoztatott Tampere város távfűtési hálózatához.

 Hogyan működnek pontosan a homokelemek?

Kezdetben elég egyszerű szerkezetről van szó – mondta a Polar Night Energy a prototípusáról. Egy magas tornyot alacsony minőségű homokkal töltenek meg, és a felesleges nap- és szélenergiából származó hővel töltik fel. Ez egy ellenállásos fűtésnek nevezett folyamat révén működik, amelynek során a hő a súrlódás révén keletkezik, amikor az elektromos áram áthalad bármely olyan anyagon, amely nem szupravezető. A forró levegő ezután egy hőcserélőn keresztül kering a tartályban.

A homok több napig vagy akár hónapokig is képes 500 °C körüli hőmérsékleten tárolni a hőt, ami télen értékes, olcsóbb energiahordozót jelent. Szükség esetén az akkumulátor a forró levegőt kiengedi – így a távfűtőhálózatban lévő vizet felmelegíti. Kankaanpääben például az otthonok, az irodák és még a helyi uszoda is profitál ebből.

„Igazán semmi különös nincs benne” – mondja Markku a tárolóról. „A bonyolult rész a számítógépen történik; tudnunk kell, hogyan mozog az energia, vagyis a hő a tárolóban, hogy mindig tudjuk, mennyi áll rendelkezésre, és milyen sebességgel tudjuk leszívni és feltölteni.”

Mikko Paajanen, a Loviisan Lämpö vezérigazgatója és Sauli Antila, a CapMan Infra befektetési igazgatója a Polar Night Energy termékértékesítési vezetőjével, Matti Ulvinennel és Tommi Eronen vezérigazgatóval (balról jobbra) a Pornainen távfűtőműben. Az új Sand Battery a régi távfűtőmű mellett épül. (Fotó: Marjaana Malkamäki)

 Hogyan szolgálja majd a homokakku Pornainen lakosságát?

A töltési algoritmusok finomítása után a Polar Night Energy készen áll a tárolási technológia Pornainenben történő bővítésére. Az új akkumulátor elkészültét követően a Loviisan Lämpö, a finn fűtési vállalat hálózatába integrálják, amely a terület távfűtését biztosítja.

„A Loviisan Lämpö a környezetbarátabb energiatermelés felé mozdul el. A homokakkumulátorral jelentősen csökkenthetjük az égetéssel előállított energiát, és teljesen kiiktathatjuk az olaj használatát” – mondta Mikko Paajanen vezérigazgató.
A projekt Pornainen szén-dioxid-semlegességre vonatkozó terveivel is összhangban van. Számos épület, köztük az általános iskola, a városháza és a könyvtár távfűtésre épül. Antti Kuusela, Pornainen polgármestere szerint az önkormányzat „minden olyan innovatív fejlesztési projektet üdvözöl, amely csökkenti a távfűtési műveletek kibocsátását, és hozzájárul a hálózat bővítéséhez”.

Összességében a homokakkumulátor várhatóan évi 160 tonna szén-dioxid-egyenérték kibocsátást fog csökkenteni. Amellett, hogy a várost függetleníti az olajtól, a faapríték-égetés is várhatóan 60 százalékkal csökken ennek eredményeként.

A Polar Night Energy szerint az akkumulátor hőenergia-tárolási kapacitása nyáron közel egy hónap, télen pedig egy hét hőigényének felel meg Pornainenben.

A 13 méter magas és 15 méter széles akkumulátor építése és tesztelése a becslések szerint körülbelül 13 hónapot vesz igénybe, ami azt jelenti, hogy már 2025 tele előtt megkezdheti a működést.

 A homok fenntartható anyag?

„Olyasmit akartunk találni, ami a világon szinte mindenhol beszerezhető” – mondta Markku. De vajon a homok tényleg mindenütt megtalálható? Egy nemrégiben készült holland tanulmány szerint az építőanyag iránti kereslet a következő 40 évben 45 százalékkal fog növekedni. Az építési homokot jellemzően folyókból és tavakból nyerik ki, és az illegális kitermelés felgyorsítja a homok kinyerését ezekből az ökoszisztémákból.

A finn mérnökök számára azonban nem igazán számít, honnan érkezik a homok. Bár kezdetben építőipari homokot használtak (a szállítási kibocsátások korlátozása érdekében), a homokakkumulátorok bármilyen homokszerű anyaggal működnek, amelynek sűrűsége bizonyos termodinamikai paramétereken belül elég nagy.

Pornainenben a Polar Night Energy fenntartható anyagot talált a zúzott szappankőben, amely egy finn vállalat hőtartó kandallók gyártásának mellékterméke.

„A Tulikivi egy jól ismert vállalat” – mondja Naskali. „Az általuk használt szappankő »tipikus finn« dolog. A hőenergia-tároló közeget mindig az ügyfél igényei alapján választjuk ki. A különböző anyagok vizsgálata és tesztelése kulcsfontosságú számunkra, hogy olyanokat használjunk, amelyek tulajdonságaik, költséghatékonyságuk és a körforgásos gazdaság előmozdítása szempontjából megfelelőek” – teszi hozzá.

 

• homokakkumulátor
• fűtés
• Finnország