Энергия из песка: запущен первый в мире «песочный аккумулятор»

В Финляндии запустили первый в мире песочный аккумулятор, позволяющий месяцами сохранять энергию солнца, ветра и других возобновляемых источников. Его разработали двое молодых людей, а работать он начал на базе небольшой электростанции в западной части страны, сообщает Русская служба ВВС.

Разработчики технологии надеются, что их изобретение позволит решить основную проблему, стоящую на пути бурного развития зеленой энергетики — ее сезонный характер.

Принцип работы аккумулятора прост: дешевая энергия солнца и ветра используется для нагрева бассейна, заполненного дешевым грязным песком. Разогревать песок можно до температуры около 500 °C, а его высокая теплоемкость позволяет сохранять львиную долю энергии, которую позже можно использовать для обогрева жилых домов зимой, когда спрос на тепло сильно возрастает — а вместе с ним растут и цены.

Схема работы аккумуляторов. Фото ВВС

Выглядит новинка не очень впечатляюще, фактически представляя собой гигантский бункер унылого серого оттенка, заполненный 100 тоннами строительного песка. Однако потенциал этого хранилища огромен. Не исключено, что именно этот широко распространенный и весьма доступный строительный материал обладает свойствами, необходимыми для создания дешевого и эффективного аккумулятора, который позволит накапливать и хранить экологически чистую энергию.

«Песочная батарея», запущенная в Финляндии. Фото ВВС

Глобальный климатический кризис, а в последнее время еще и резкий рост цен на ископаемое топливо привели к всплеску инвестиций в сфере возобновляемых источников энергии. Найти подходящие для этого участки, обустроить там новые солнечные или ветряные фермы и запитать от них электросети — задача относительно простая. Куда сложнее решить другую проблему — неизбежную зависимость объемов производства от времени года и времени суток.

Наиболее очевидное решение проблемы — строительство вместительных аккумуляторов, позволяющих накапливать произведенную энергию, а потом отдавать ее обратно, балансируя сеть по мере сезонного падения производства.

Группа молодых инженеров в финском городе в городе Канкаанпяа завершила установку первого в мире песочного аккумулятора, который предлагает решить эту проблему недорогим и безопасным способом. «Каждый раз, когда резко подскакивает производство доступной зеленой электроэнергии, возникает необходимость быстро перенаправить ее излишки в какое-то временное хранилище», — объясняет Маркку Юленен, один из разработчиков технологии и соучредитель компании Polar Night Energy.

Первый песочный аккумулятор установлен на электростанции Ватаянкоски, откуда в расположенные неподалеку населенные пункты поступает централизованное отопление. Прототип песчаной батареи был разработан на бывшем целлюлозном заводе в Тампере, городской совет которого целенаправленно предоставил для этого площадку и выделил необходимое финансирование. «Если в самый холодный зимний период электростанции смогут работать всего по нескольку часов в день, отопление будет стоить очень и очень дорого. А вот если мы получим возможность хранить эту энергию и при необходимости быстро перенаправлять ее обратно в сеть, экономия от такого хранилища может быть огромной», — объясняет Элина Сеппянен, курирующая в городской управе вопросы энергетики и климата.

Таким песком заполнен огромный резервуар батареи. Фото: TONY JOLLIFFE

Дешевая электроэнергия прогревает песок до температуры 500 °C за счет так называемого резистивного нагрева (ровно по тому же принципу устроена работа электрических каминов). От песка нагревается воздух, который циркулирует внутри камеры аккумулятора при помощи теплообменника.

Песок отлично подходит для энергосбережения, поскольку этот материал обладает высокой теплоемкостью — то есть он очень медленно нагревается, но столь же медленно остывает, по словам разработчиков, хранилище может поддерживать температуру песка на уровне около 500 °C в течение нескольких месяцев.

Когда цены на электричество начинают сезонный рост, горячий воздух из аккумулятора используют для нагрева воды, поступающей в систему центрального отопления. Уже оттуда тепло подается в квартиры, офисы и даже подогревает местный бассейн.

Разработчики песочной технологии — Маркку Илонен и Томми Эронен. Фото: ВВС

Песок прекрасно хранит тепло, а вот его обратное превращение в электрическую энергию, необходимую для подачи в сеть — процесс куда менее эффективный и более затратный. Тем не менее в долгосрочной перспективе технология может оказаться очень выгодной крупным промышленным предприятиям, большая часть энергозатрат которых сейчас покрываются в основном за счет сжигания ископаемого топлива.

В том же направлении — использование песка в качестве теплонакопителя для нужд зеленой энергетики — работают еще несколько исследовательских группы по всему миру, включая и коллектив американской Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Однако функционирующую коммерческую систему первыми удалось создать финнам — и пока что, по словам одного из инвесторов проекта, «все работает, как полагается». «Способ и правда простой, но нам понравилась идея попробовать что-то новое — стать первыми в мире, кому удалось создать что-то подобное. В какой-то степени это, наверное, безумный проект, но я верю, что окончится он успешно» — считает управляющий директор электростанции Пекка Пасси.