Akumulace energie: největší písková baterie na světě je ve Finsku
foto: Polar Night Energy/Písková baterie ve finském Pornainenu
Ve městě Pornainen uvedli do provozu pískovou baterii s kapacitou 100 MWh a výkonem 1 MW. Zařízení představuje dosud největší systém svého druhu.
Ve Finsku začal fungovat největší pískový akumulátor tepla na světě. Zařízení dokáže uchovávat přebytečnou energii ve formě tepla, a to po celé měsíce. Podle tvůrců jde o levnější a trvanlivější alternativu ke skutečným bateriím, které ukládají energii ve formě chemické energie v článcích na bázi solí jako je lithium nebo sodík.
Jak písková baterie funguje
V době, kdy je elektřiny přebytek a její cena je nízká, nulová nebo ve výjimečných případech dokonce záporná, systém ohřívá písek. V popisované baterii je ho přes 2000 tun (jde o drcený mastek a mramor a využívají se odpadní frakce, které vznikají při těžbě) a odporové články ho ohřívají na teplotu až 600 °C.
Do zásobníku se „vejde“ 100 megawatthodin tepelné energie. Je dobře izolovaný, takže dokáže uloženou energii uchovávat týdny až měsíce, přičemž průměrné tepelné ztráty se pohybují kolem 10-15 %. Jde o hodnoty odvozené z matematických modelů a z provozu menších instalací; konkrétní data z této největší jednotky zatím nejsou k dispozici.
Když je potřeba akumulované teplo dodávat, proudí přes výměník vzduch-voda do sítě centrálního vytápění. Tepelný výkon dosahuje až jeden megawatt, což by v Česku stačilo k vytápění asi 500-600 typických rodinných domů.
Psali jsme
Požár, který zasáhl lithium-iontovou baterii Tesla v jednom z prvních velkých skladů baterií v Queenslandu, vyvolal značnou obavu v této oblasti…
Čím větší baterie, tím větší účinnost
Účinnost pískové baterie dosahuje u větších jednotek 85–90 %, což je srovnatelné s jinými technologiemi akumulace tepla. (První, pilotní projekty měly větší tepelné ztráty a celkovou účinnost zhruba o deset procentních bodů nižší. Důvodem je, že tyto projekty byly menší – a s klesajícím objemem písku roste plocha pláště připadající na jednotku hmotnosti písku. Pro zajímavost, jde o stejný fyzikální princip, který vylučuje existenci malých živočichů v polárních oblastech.)
Firma, která je průkopníkem této technologie a která dodala na klíč popisovaný projekt, Polar Night Energy, proto plánuje ještě větší systémy, s výkonem 2-10 MW a kapacitou až tisíců MWh, které by mohly zásobovat teplem celé městské čtvrti nebo průmyslové podniky. Právě v průmyslu má tato technologie má největší ekonomický smysl – konkrétně tam, kde procesy vyžadují zdroje tepla o vysoké teplotě, například při sušení potravin, ve sklářském a keramickém průmyslu, nebo v papírnách.
Jen na okraj, písková baterie samozřejmě teoreticky umožňuje přeměnit uložené teplo zpět na elektřinu. Celková účinnost by však v takovém případě spadla zhruba na 30-40 procent.
Efekty a náklady
Písková baterie v Pornainenu podle dodavatele snižuje emise CO₂ oproti dosavadnímu způsobu vytápění, založenému na spalování oleje a plynu, až o 70 procent. V přepočtu to znamená úsporu zhruba 160 tun oxidu uhličitého ročně.
Dodavatel tvrdí, že instalace pískové baterie vychází na zhruba 10-25 dolarů za kilowatthodinu kapacity. Pro porovnání, u přečerpávacích vodních elektráren, což nejrozšířenější metoda dlouhodobého ukládání energie, vycházejí náklady zhruba na 50-165 USD/kWh. U gravitačních baterií, které ukládají energii zvedáním těžkých závaží (typicky jde o betonové bloky) to je okolo 300 dolarů – ale v případě využití hlubinných šachet to může být teoreticky až k pouhým jednotkám dolarů na uloženou kilowatthodinu. Tato řešení mají oproti pískové baterii výhodu v tom, že uložená energie se dá jednoduše využít k výrobě elektřiny, navíc s rychlým náběhem: u přečerpávacích elektráren je to do 1-2 minut, u gravitačních to mohou být dokonce jenom jednotky sekund.