Spoločnosť Polar Night Energy z Fínska postavila úložisko termálnej energie založené na pieskovej batérii. Oceľové silo vysoké 13 metrov a široké 15 metrov je schopné uložiť 1 MW energie – množstvo, ktoré stačí na vykúrenie obce s 5 000 obyvateľmi po dobu 100 hodín. Tento inovatívny projekt je príkladom, ako Fíni čelí výzvam európskej energetiky bez použitia tradičných batérií.
Obnoviteľné zdroje energie, ako slnečná a veterná, sú stále lacnejšie a ľahšie dostupné. Na rozdiel od fosílnych palív, za ktoré musíme platiť, ich využitie nevyžaduje nákup surovín. Hlavnou nevýhodou však ostáva volatilita – výroba energie závisí od počasia, čo vedie k častým výpadkom alebo nadbytku.
Podľa údajov think-tanku Ember sa za posledných päť rokov kapacita solárnych panelov v Európe zvýšila z 127 GW na 301 GW, zatiaľ čo kapacita veterných turbín vzrástla zo 188 GW na 279 GW. Tento nárast však priniesol aj viacero problémov. V období prebytku energie, najmä v obdobiach silného slnka alebo vetra, sa cena elektrickej energie často stáva negatívnou, čo je signálom, že výrobcovia elektriny nemajú kde svoju energiu uskladniť.
Hodiny, keď elektrárne platia za odber prúdu
V roku 2019 sa cena elektrickej energie dostala do záporných hodnôt počas 675 hodín, v roku 2023 už počas 6 428 hodín a len za prvých osem mesiacov tohto roku to bolo už 7 841 hodín. Tieto negatívne ceny sú špecifické pre určité oblasti, no v celkovom súčte predstavujú obdobie, kedy bola produkcia elektriny taká vysoká, že jej producenti boli ochotní platiť, aby si ju niekto prevzal.
Problém však spočíva v tom, že prenosová sústava nie je schopná efektívne zvládnuť prebytok, čo je rovnako vážny problém ako nedostatok energie. Najväčšou výzvou tak nie je samotná výroba dostatočného množstva energie, ale jej efektívne uskladnenie, aby bola k dispozícii na požiadanie.
Paradoxne najviac hodín s negatívnymi cenami elektriny zaznamenali severské štáty, najmä Fínsko, ktoré do augusta tohto roka zažilo viac ako 500 hodín s zápornými cenami, teda viac ako 20 dní. Tento problém je spôsobený silnými kapacitami vo vodných a jadrových elektrárňach, ktoré nie je jednoduché rýchlo vypnúť.
Riešením môže byť zmysluplné a efektívne uskladnenie energie, čo sa Fínsko rozhodlo riešiť novým konceptom pieskovej batérie. Ide o pilotný projekt, ktorý je v prevádzke od roku 2022. Prvá piesková batéria má kapacitu 0,1 MW a jej výška je 4 metre pri šírke 7 metrov. Tento systém využíva obyčajný piesok ako akumulátor tepla, ktorý sa dokáže ohriať na teploty medzi 500 a 600 stupňami Celzia.
Energia sa z piesku extrahuje vo forme tepla a, s menšími stratami, môže byť použitá aj na výrobu elektrickej energie. Efektivita je na úrovni 99 %, čo znamená, že takmer celá energia sa dá získať späť s minimálnymi stratami (pri výrobe elektriny sú straty vyššie). Tento systém má schopnosť uskladniť energiu na mesiace a jeho životnosť je meraná v desiatkach rokov.
Po úspechu prvej batérie, sa fínsky startup rozhodol vyvinúť 10-krát väčšiu pieskovú batériu, ktorá bude využívať nielen starý piesok, ale aj priemyselný odpad z miestnej továrne. Rozdrvený mastenec, odpadový materiál z miestnej produkcie, sa ukázal ako efektívny akumulátor tepla, ktorý dokáže udržať energiu ešte lepšie ako piesok.
Väčšia ako klasická batéria, ale lacnejšia
Nová piesková batéria s kapacitou 1 MW a 100 MWh energie dokáže zabezpečiť týždenné vykurovanie a spotrebu teplej vody pre dedinku Pornainen v zime, alebo mesačnú spotrebu počas leta. Tento systém zníži emisie CO2 o 70 % ročne, čím ušetrí až 11 200 eur na nákup emisných povoleniek (160 ton CO2 pri cene 70 eur za tonu). Pieskové batérie sú najefektívnejšie v teplárenských systémoch, ktoré poskytujú centrálne vykurovanie a dodávku teplej vody.
Jednou z hlavných výhod pieskových batérií je ich nízka cena a jednoduchosť. Zatiaľ čo uskladnenie 8 MWh energie v li-ion batérii vyžaduje investíciu 1 600 000 dolárov, piesková batéria dokáže rovnakú kapacitu uskladniť za 200 000 dolárov. Aj keď li-ion batérie majú menšie rozmery, piesková batéria môže byť naplnená starým pieskom alebo iným sypkým materiálom. Zatiaľ čo životnosť klasických batérií je len 2 až 10 rokov, piesková batéria vydrží desiatky rokov.
Výstavba novej pieskovej batérie pre Pornainen bude trvať 13 mesiacov a mala by byť dokončená pred začiatkom zimy. Dedinka na juhu Fínska už nebude potrebovať vykurovací olej a spotrebuje o 60 % menej drevených peliet. Pre európske mestá a dediny, ktoré majú prístup k obnoviteľným zdrojom energie, pieskové batérie predstavujú perspektívny spôsob uskladnenia energie, ktorý by sa mohol rozšíriť vedľa iných technológií, ako sú gravitačné batérie, prečerpávacie vodné elektrárne či CO2 batérie.
