Фінські вчені винайшли батарею з піском, яка може зігріти взимку

У Фінляндії розпочав роботу перший у світі пісковий акумулятор, що дозволяє впродовж місяців зберігати енергію сонця, вітру та інших відновлюваних джерел.

Розробники технології сподіваються, що їхній винахід дозволить вирішити основну проблему, що стоїть на шляху бурхливого розвитку зеленої енергетики, - її сезонний характер.

Принцип роботи акумулятора простий: дешева енергія сонця та вітру використовується для нагрівання басейну, заповненого найдешевшим брудним піском.

Нагрівати пісок можна до температури близько 500 °C, а його висока теплоємність дозволяє зберігати левову частку енергії, яку пізніше можна використовувати для обігріву житлових будинків взимку, коли попит на тепло зростає - а разом з ним зростають і ціни.

Більшість газу Фінляндія закуповує у Москви, тому повномасштабне вторгнення російських військ на територію України зробило проблему переходу енергетики "на зелені рейки" особливо актуальною.

З усіх країн, що входять до ЄС, саме у Фінляндії з Росією найдовший кордон - а після заяви Гельсінкі про бажання вступити до НАТО Москва повністю припинила постачання "недружньому" західному сусіду газу та електроенергії.

Зима у Фінляндії довга й морозна, тому відсутність визначеності щодо освітлення й обігріву будинків у холодну пору року турбує не лише політиків, а й пересічних громадян країни.

Вирішити цю актуальну проблему можливо допоможе нова технологія, запущена у вівторок на базі невеликої електростанції в західній частині країни.

Виглядає новинка не дуже вражаюче. Це - фактично гігантський бункер похмурого сірого відтінку, заповнений 100 тонн будівельного піску. Однак потенціал цього сховища - величезний.

Не виключено, що саме цей широко поширений і доступний будівельний матеріал має властивості, необхідні для створення дешевого і ефективного акумулятора, що дозволить накопичувати і зберігати екологічно чисту енергію.

Глобальна кліматична криза, а останнім часом ще й різке зростання цін на викопне паливо призвели до сплеску інвестицій у сфері відновлюваних джерел енергії.

Знайти відповідні ділянки, облаштувати там нові сонячні або вітряні ферми та заживити від них електромережі - завдання відносно просте. Значно складніше вирішити іншу проблему - неминучу залежність обсягів виробництва від пори року та доби.

Що робити, коли сонце не світить, а вітер не дме? Як забезпечити безперервність надходження енергії?

Крім того, різке збільшення кількості зелених електростанцій вимагатиме збільшення виробництва енергії й іншими способами, щоб за необхідності балансувати мережу.

Найбільш очевидне вирішення проблеми - будівництво містких акумуляторів, що дозволяють накопичувати вироблену енергію, а потім віддавати її назад, балансуючи мережу у міру сезонного падіння виробництва.

Сьогодні більшість акумуляторів виготовляють з літію. Вони відносно дорогі, займають багато місця і не дуже добре переносять надмірну зарядку.

Проте група молодих інженерів щойно завершила у фінському місті Канкаанпяа встановлення першого в світі піскового акумулятора, який пропонує вирішити цю проблему недорогим і безпечним способом.

"Щоразу, коли різко підскакує виробництво доступної зеленої електроенергії, виникає необхідність швидко перенаправити її надлишки в якесь тимчасове сховище", - пояснює Маркку Юленен, один з розробників технології та співзасновник компанії Polar Night Energy.

Перший пісковий акумулятор встановлений на електростанції Ватаянкоскі, звідки у найближчі населені пункти надходить централізоване опалення.

Розробники піскової технології - Маркку Ілонен та Томмі Еронен

Дешева електроенергія прогріває пісок до температури 500°C за рахунок так званого резистивного нагріву (за тим самим принципом працюють електричні каміни).

Від піску нагрівається повітря, яке циркулює всередині камери акумулятора за допомогою теплообмінника.

Пісок чудово підходить для енергозбереження, оскільки цей матеріал має високу тепломісткість - тобто він дуже повільно нагрівається, але так само повільно остигає, за словами розробників, сховище може підтримувати температуру піску на рівні близько 500 градусів протягом кількох місяців.

Коли ціни на електрику починають сезонно зростати, гаряче повітря з акумулятора використовують для нагрівання води, що надходить до центрального опалення. Вже звідти тепло подається до квартир, офісів і навіть підігріває місцевий басейн.

Прототип піщаної батареї розробили на колишньому целюлозному заводі в Тампере, міська рада якого надала для цього майданчик та виділила необхідне фінансування.

"Якщо в найхолодніший зимовий період електростанції зможуть працювати лише по кілька годин на день, опалення коштуватиме дуже і дуже дорого", - пояснює Еліна Сеппянен, яка займається питаннями енергетики та клімату в міській управі.

"А от якщо ми отримаємо можливість зберігати цю енергію і за необхідності швидко перенаправляти її назад у мережу, економія від такого сховища може бути величезною".

Головне питання, відповідь на яке ще тільки доведеться отримати - наскільки масштабується експериментальна технологія. Наскільки рентабельним виявиться пісковий акумулятор? Чи буде його енергії вистачати на те, щоб забезпечити безперебійне постачання сотень будинків теплом та електроенергією?

Пісок чудово зберігає тепло, а ось його зворотне перетворення на електричну енергію, необхідну для подачі в мережу - процес значно менш ефективний і більш витратний.

Проте в довгостроковій перспективі технологія може виявитися дуже вигідною для великих промислових підприємств, основні енерговитрати яких зараз покривають переважно за рахунок спалювання викопного палива.

У тому ж напрямку - використання піску як теплонакопичувача для потреб зеленої енергетики - працюють ще кілька дослідних груп по всьому світу, зокрема і колектив американської Національної лабораторії відновлюваних джерел енергії.

Однак комерційну систему першими вдалося створити фінам - і поки що, за словами одного з інвесторів проєкту, "все працює як годиться".

"Спосіб і справді простий, але нам сподобалася ідея спробувати щось нове - стати першими у світі, кому вдалося створити щось подібне, - зізнається керуючий директор електростанції Пекка Пассі. - Певною мірою це, мабуть, божевільний проєкт, але я вірю, що він завершиться успішно".

BBC News