Тепло из песка: инновация в области хранения энергии

В 2022 году был создан ряд проектов, направленных на коммерциализацию разработок в области накопления энергетических ресурсов, полученных из возобновляемых источников. Один из них – хранение тепловой энергии с помощью песка. Решение, не имеющее в мире аналогов, реализовано компанией «Полар Найт Энерджи» в финском городе Канкаанпяа.

Энергохранилище выполнено в виде цилиндрического резервуара из стали объемом 100 т. В цистерне высотой 7 м и диаметром 4 м, наполненной сухим очищенным песком, находится трубный теплообменник спиралевидной формы. Габариты и форма станции позволяют устанавливать ее под землей (в использованных выработках, заброшенных бункерах и т.д.).

Цикл накопления и потребления энергии происходит поэтапно. В его начале избыток электроэнергии, вырабатываемой в непиковое время генераторами ветра и солнечными батареями, подается на нагреватель, который накаляет температуру воздуха до 500–600 °С. После чего горячие воздушные массы переходят по трубам в хранилище, передавая песку свою температуру. Для извлечения энергии требуется подать в трубы резервуара охлажденный воздух, который вызывает переход тепла через отводную трубу. Данная тепловая энергия может быть использована для нагрева резервуаров с водой, соединенных с центральным теплоснабжением.

По словам Макку Илонена, технического директора Polar Night, перевод тепловой энергии в электричество требует сложного турбинного оборудования. Однако обратный процесс, используемой компанией, менее затратен в силу своей простоты.

Основное преимущество песчаного хранилища – безопасность. Песчаный накопитель, в котором температура достигает 1700 °С, отличается от литий-ионных накопителей тем, что не нуждается в специальных системах охлаждения.

Разработка позволяет хранить энергию несколько месяцев. Однако в компании оценивают максимальную длительность оптимального цикла заряда-разряда хранилища в 14 дней.

По подсчетам специалистов «Полар Найт Энерджи», наиболее востребованными будут тепловые резервуары емкостью 1 тыс. мегаватт-часов и мощностью 10 МВт. Эти показатели стократно превышают вместимость первой модели, продемонстрировавшей возможности песчаного энергохранилища.

Проект, представленный Polar Night Energy, способствовал росту инвестиций в системы энергохранения. Согласно информации IEA (Международное агентство по энергетике), в 2022 году инвестиции в европейские энергохранилища выросли на 1 миллиард долларов, составив $3 млрд, а в мировом масштабе – поднялись на $5 млрд, достигнув 12 млрд. долларов.