Μπαταρία «άμμου» για την αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας

Είναι απολύτως λογικό: ο ήλιος δεν παρέχει ενέργεια μετά τη δύση του, ενώ οι άνεμοι είναι απρόβλεπτοι, τόσο σε ένταση όσο και σε διάρκεια. Από την άλλη πλευρά, τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να διατηρούν την προσφορά και τη ζήτηση σε ισορροπία, για να αποφύγουν φαινόμενα υπέρτασης και διακοπές ρεύματος. Ως αποτέλεσμα, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περιορίζονται σε περιόδους υπερβολικής παραγωγής, ενώ άλλες φορές, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής καίνε ορυκτά καύσιμα για να καλύψουν τις ελλείψεις στο δίκτυο.

Ως απάντηση στο πρόβλημα της αποθήκευσης ενέργειας, οι φινλανδικές εταιρείες Polar Night Energy και Vatajankoski κατασκεύασαν την πρώτη λειτουργική «μπαταρία άμμου» στον κόσμο, η οποία παρέχει έναν τρόπο αποθήκευσης ανανεώσιμης ενέργειας χαμηλού κόστους και χαμηλών εκπομπών.

Η μπαταρία, η οποία αποθηκεύει θερμότητα μέσα σε μια δεξαμενή άμμου, είναι εγκατεστημένη στο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας της εταιρείας Vatajankoski στην πόλη Kankaanpää, όπου είναι συνδεδεμένη στο τοπικό δίκτυο τηλεθέρμανσης, εξυπηρετώντας περίπου 10.000 άτομα.

"Η ηλιακή και αιολική ενέργεια είναι βασικά ήδη πραγματικά ανταγωνιστική όσον αφορά την τιμή ενέργειας ανά παραγόμενη ενεργειακή μονάδα", δήλωσε στο Dezeen ο συνιδρυτής και επικεφαλής τεχνολογίας της Polar Night Energy, Markku Ylönen.

«Το μόνο πρόβλημα είναι ότι δεν μπορείς πραγματικά να επιλέξεις πότε θα αυτή θα παραχθεί». Συνεχίζοντας, διευκρίνισε ότι, οι μπαταρίες λιθίου είναι κατάλληλες για οχήματα, αλλά για το μέγεθος της ενέργειας που απαιτείται από το δίκτυο, η κάλυψη με μπαταρίες λιθίου δεν είναι μόνο τεχνικά ανέφικτη, αλλά και εξαιρετικά κοστοβόρα.

Αντιθέτως, η μπαταρία άμμου της Polar Night Energy αποθηκεύει θερμότητα για χρήση εβδομάδες ή και μήνες αργότερα. Λειτουργεί μετατρέποντας τη δεσμευμένη ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές σε ζεστό αέρα χρησιμοποιώντας μια βιομηχανική έκδοση ενός τυπικού θερμαντικού στοιχείου αντίστασης και στη συνέχεια κατευθύνει τον ζεστό αέρα στην άμμο.

Η θερμότητα μεταφέρεται από τον αέρα στην άμμο, η οποία καταλήγει σε θερμοκρασίες περίπου 500 έως 600 βαθμών Κελσίου και διατηρεί αυτή τη θερμότητα σταθερή. Όταν έρθει η ώρα της χρήσης, η διαδικασία αντιστρέφεται και ο ζεστός αέρας διοχετεύεται σε ένα σύστημα θέρμανσης που χρησιμοποιείται για σπίτια ή τη  βιομηχανία.

Σύμφωνα με τον κο Ylönen, η διαδικασία είναι χαμηλού κόστους – η άμμος είναι φθηνή, επομένως το κύριο κόστος σχετίζεται με τον εξοπλισμό και την κατασκευή της δεξαμενής αποθήκευσης από χάλυβα. Είναι επίσης χαμηλού αντίκτυπου, με τις μόνες σημαντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου να είναι οι ενσωματωμένες εκπομπές από την κατασκευή και τη μεταφορά άμμου, η οποία καλό θα ήταν να προέρχεται από τοποθεσία κοντά στη θέση της μπαταρίας.

Και, παρόλο που υπάρχει έλλειψη άμμου που σχετίζεται με τη χρήση του υλικού σε σκυρόδεμα και γυαλί, ο Ylönen λέει ότι η μπαταρία δεν απαιτεί αυτού του είδους άμμο υψηλής ποιότητας. Αντίθετα, οι μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιήσουν άμμο που απορρίπτεται από τον κατασκευαστικό κλάδο ή ακόμη και εναλλακτικά «υλικά που μοιάζουν με άμμο», όπως τόνισε.

Η μπαταρία στην Kankaanpää έχει διάμετρο 4 μ. , ύψος 7 μ. και περιέχει 100 τόνους άμμου, αλλά η Polar Night Energy οραματίζεται οι μελλοντικές μπαταρίες να έχουν πλάτος 20 μ. και ύψος 10 μ, αυξάνοντας  τη χωρητικότητα αποθήκευσης σε 1 γιγαβατώρα, που ισοδυναμεί με ένα εκατομμύριο κιλοβατώρες (kWh).

Πιθανότατα η εν λόγω τεχνολογία θα χρησιμοποιηθεί μόνο για την παροχή θερμότητας και όχι ηλεκτρικής ενέργειας, λόγω της αναποτελεσματικότητας της διαδικασίας μετατροπής, αλλά σύμφωνα με τον Ylönen, οι ανάγκες θέρμανσης στον κόσμο είναι αρκετά μεγάλες, ώστε να δικαιολογούν την ύπαρξη χωριστών συστημάτων αποθήκευσης.

«Ο τομέας της θέρμανσης είναι περίπου το ένα τέταρτο ή το ένα τρίτο των εκπομπών παγκοσμίως», δήλωσε. «Μαζί με τις βιομηχανίες μεταφορών και τροφίμων, είναι από τους μεγαλύτερους τομείς, όσον αφορά την υπερθέρμανση του πλανήτη».

Ο επείγων χαρακτήρας της μετάβασης στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας υπερτονίστηκε από τον πόλεμο της Ουκρανίας, αποδεικνύοντας πως η απεξάρτηση από τους υδρογονάνθρακες δεν αποτελεί μόνο περιβαλλοντική αναγκαιότητα, αλλά και γεωπολιτική και οικονομική προτεραιότητα.