Die Batterie kann im Winter den Wärmebedarf einer Woche speichern – wie funktioniert das?
Eine riesige Sandbatterie soll den CO2-Ausstoß einer finnischen Stadt senken.
Die großtechnische Speicheranlage in Pornainen, Südfinnland, wird die größte Sandbatterie der Welt sein, wenn sie in ein paar Jahren ans Netz geht.
Kann 100 MWh thermische Energie speichern Solar- und Windquellen wird es den Bewohnern ermöglichen, Öl aus ihrem Fernwärmenetz zu eliminieren, was dazu beiträgt, die Emissionen um fast 70 Prozent zu senken.
„Es ist spannend, einen großen Wärmeenergiespeicher zu bauen, der auch als primäre Produktionsanlage im Fernwärmenetz von Pornainen fungieren wird“, sagt Liisa Naskali, COO bei Polar Night Energy, dem Unternehmen hinter der Innovation.
„Dies ist ein bedeutender Schritt zur Erweiterung der Sandbatterietechnologie.“
Sandbatterien werden in Finnland immer größer
Die neue 1-MW-Sandbatterie hat einen Vorläufer. Im Mai 2022 baute Polar Night Energy einen kleineren Entwurf für ein Kraftwerk in der Stadt Kankaanpää.
Gestartet, als Russland als Vergeltung die Gaslieferungen einstellte Finnland Mit dem Beitritt zur NATO war das Projekt ein zeitgemäßes Beispiel dafür, wie erneuerbare Energien auf neue Weise genutzt werden können.
Euronews Green sprach zuvor mit den jungen finnischen Gründern Tommi Eronen und Markku Ylönen, die die Technologie entwickelt haben.
„Wir haben darüber gesprochen, wie – wenn wir die Freiheit hätten, eine Gemeinschaft für uns selbst zu gestalten – wie wir das Energieproblem in einer so begrenzten Umgebung lösen könnten?“ Markku sagte über die Inspiration hinter Polar Night Energy im Jahr 2018.
„Dann stößt man, besonders hier im Norden, recht schnell auf das Problem Energiespeicher wenn man versucht, die Energie so sauber wie möglich zu erzeugen.“
Die Freunde begannen mit Ideen herumzuspielen und landeten auf Sand als kostengünstige Möglichkeit, den reichlich vorhandenen Strom zu speichern, der entsteht, wenn die Sonne scheint oder der Wind stark weht.
Eine Möglichkeit finden, diese aufzubewahren Variable erneuerbare Energien ist der Schlüssel zur Entfaltung ihres vollen Potenzials. Lithium Batterien eignen sich gut für bestimmte Anwendungen, erklärt Markku, aber abgesehen davon Umweltprobleme Aufgrund ihres hohen Kosten- und Kostenaufwands können sie keine große Energiemenge aufnehmen.
Es stellt sich heraus, dass Sandkörner überraschend viel Platz bieten, wenn es um die Energiespeicherung geht.
Die Sandbatterie in Pornainen wird etwa zehnmal größer sein als die, die noch im Kraftwerk Vatajankoski in Kankaanpää in Betrieb ist. Das Start-up hat zuvor auch eine Pilotanlage an das Fernwärmenetz der Stadt Tampere angeschlossen.
Wie funktionieren Sandbatterien genau?
Es sei zunächst einmal eine recht einfache Struktur, sagte Polar Night Energy über seinen Prototyp. Ein hoher Turm wird mit minderwertigem Sand gefüllt und mit der Wärme überschüssiger Solarenergie aufgeladen Wind Elektrizität.
Dies funktioniert durch einen Prozess namens Widerstandserwärmung, bei dem Wärme durch die Reibung erzeugt wird, die entsteht, wenn ein elektrischer Strom durch ein Material fließt, das kein Supraleiter ist. Die heiße Luft wird dann im Behälter durch einen Wärmetauscher zirkuliert.
Der Sand kann mehrere Monate lang Wärme bei etwa 500 °C speichern und so im Winter einen wertvollen Speicher für günstigere Energie bereitstellen. Bei Bedarf gibt die Batterie die heiße Luft ab – wärmendes Wasser in das Fernwärmenetz. Wohnhäuser, Büros und sogar das örtliche Schwimmbad profitieren davon TampereZum Beispiel.
„Da gibt es wirklich nichts Besonderes“, sagt Markku über die Lagerung. „Der komplexe Teil geschieht am Computer; Wir müssen wissen, wie sich die Energie bzw. Wärme im Speicher bewegt, damit wir jederzeit wissen, wie viel verfügbar ist und mit welcher Geschwindigkeit wir ent- und laden können.“
Wie wird die Sandbatterie den Bewohnern von Pornainen dienen?
Nachdem Polar Night Energy seine Ladealgorithmen verfeinert hat, ist es nun bereit, die Speichertechnologie in Pornainen auszubauen.
Nach der Fertigstellung wird die neue Batterie in das Netzwerk von Loviisan Lämpö integriert, dem finnischen Wärmeunternehmen, das die Region mit Fernwärme versorgt.
„Loviisan Lämpö bewegt sich in Richtung einer umweltfreundlicheren Energieerzeugung. Mit der Sandbatterie können wir die durch Verbrennung erzeugte Energie deutlich reduzieren und den Einsatz von Öl vollständig eliminieren“, sagt CEO Mikko Paajanen.
Das Projekt steht auch im Einklang mit Pornainens Plänen für CO2-Neutralität. Viele seiner Gebäude, darunter die Gesamtschule, das Rathaus und die Bibliothek, sind auf Fernwärme angewiesen.
Der Bürgermeister von Pornainen, Antti Kuusela, sagt, die Gemeinde „begrüßt alle innovativen Entwicklungsprojekte, die die Emissionen im Fernwärmebetrieb reduzieren und zum Netzausbau beitragen.“
Insgesamt wird erwartet, dass die Sandbatterie den Ausstoß von 160 Tonnen Kohlendioxidäquivalenten pro Jahr eindämmt. Dadurch soll die Stadt nicht nur vom Öl entwöhnt werden, sondern auch die Hackschnitzelverbrennung um 60 Prozent zurückgehen.
Die Speicherkapazität der Batterie für thermische Energie entspricht laut Polar Night Energy dem Wärmebedarf von fast einem Monat im Sommer und einem Wochenbedarf im Winter in Pornainen.
Der Bau und die Erprobung der 13 Meter hohen und 15 Meter breiten Batterie werden voraussichtlich etwa 13 Monate dauern, sodass sie die Bewohner noch lange vor dem Winter 2025 warm halten dürfte.
Ist Sand ein nachhaltiges Material?
„Wir wollten etwas finden, das fast überall auf der Welt erhältlich ist“, sagte Markku. Aber ist Sand so allgegenwärtig, wie wir vielleicht denken?
Laut einer aktuellen niederländischen Studie wird die Nachfrage nach dem Baumaterial in den nächsten 40 Jahren um 45 Prozent steigen. Bausand wird typischerweise aus Flüssen und Seen gewonnen und „Sandpiraten‚ beschleunigen seinen Verlust aus diesen Ökosystemen.
Doch für die finnischen Ingenieure spielt es keine Rolle, woher der Sand kommt. Obwohl zunächst Bausand verwendet wurde (um Transportemissionen zu begrenzen), funktionieren Sandbatterien mit jedem sandähnlichen Material, das innerhalb bestimmter thermodynamischer Parameter eine ausreichend hohe Dichte aufweist.
In Pornainen hat Polar Night Energy mit zerkleinertem Speckstein ein nachhaltiges Material gefunden; ein Nebenprodukt der Herstellung wärmespeichernder Kamine eines finnischen Unternehmens.
„Tulikivi ist ein bekanntes und traditionelles Unternehmen“, sagt Naskali. „Der Speckstein, den sie verwenden, ist eine sehr finnische Sache.“
„Wir wählen das Speichermedium für thermische Energie immer basierend auf den Bedürfnissen des Kunden aus. Die Untersuchung und Erprobung verschiedener Materialien ist für uns von entscheidender Bedeutung, um Materialien zu verwenden, die hinsichtlich Eigenschaften, Kosteneffizienz und Förderung geeignet sind.“ Kreislaufwirtschaft,“ Sie fügt hinzu.
Polar Night Energy hat große Ambitionen, seine Technologie weltweit bekannt zu machen.
Wie Markku uns bereits 2022 sagte: „Wir wollen so schnell wie möglich hundertmal größere Speicher auf der ganzen Welt bauen.“
