Key Takeaways
- Ein finnisches Unternehmen hat in einer Stadt in Finnland eine Sandbatterie installiert.
- Energie wird monatelang als Wärme im Sand gespeichert, die verwendet wird, um Wasser zu erhitzen, das im Winter zu den Bewohnern geleitet wird.
- Mit zunehmender Produktion erneuerbarer Energien sind billige Speicherlösungen das Gebot der Stunde, schlagen Experten vor.
Grüne Energie ist mehr als nur Erzeugung. Genauso wichtig ist es, effiziente und umweltfreundliche Mechanismen zu finden, um all diese saubere Energie zu speichern.
Während Forscher daran arbeiten, Wolkenkratzer in riesige Batterien zu verwandeln, hat Polar Night Energy (PNE) in Finnland die erste kommerzielle Sandbatterie installiert, die Energie für mehrere Monate speichern kann, um Häuser im Winter zu wärmen, wenn der Energiebedarf steigt.
„Die Produktion erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Solarenergie ist sehr volatil und überschneidet sich zeitlich nur teilweise mit dem Verbrauch“, erklärt PNE auf seiner Website. „Unsere Technologie bietet eine Möglichkeit, billigen und sauberen überschüssigen Strom auf erschwingliche Weise in wertvolle Wärme umzuwandeln, die dann verwendet werden kann, wenn sie am dringendsten benötigt wird.“
Auf die Erde
Einfach ausgedrückt wandelt eine Sandbatterie Strom in Wärme um, die sie dann für eine spätere Nutzung speichert. Sand ist nicht nur eines der günstigsten Wärmespeichermedien, sondern auch sehr effizient und verliert mit der Zeit nur wenig.
Im Gegensatz zu einer Lithium-Ionen-Batterie verwendet eine Sandbatterie eine Widerstandsheizung, um die Umgebungstemperatur zu erhöhen, die dann mit Hilfe eines Wärmetauschers auf Sand übertragen wird. Sand hat eine sehr hohe Schmelztemperatur von Hunderten von Grad Fahrenheit. Wichtig ist, dass Sand Wärmeenergie monatelang speichern kann, was Sandbatterien zu einer praktikablen Langzeitspeicherlösung macht.
PNE hat die erste kommerzielle Sandbatterie in einem kleinen Energieversorger in der Stadt Kankaanpää in Westfinnland errichtet. Die Batterie besteht aus einem Silo, das mit etwa 100 Tonnen Sand gefüllt ist.
Derzeit versorgt die Batterie das Zentralheizungssystem für den Bezirk. Laut PNE kann die heiße Luft in der Batterie bei Bedarf zum Erwärmen von Wasser verwendet werden, das dann in Büros und Wohnungen in der Nachbarschaft gepumpt wird.
Die finnische Sandbatterie hat eine Heizleistung von 100 kW und eine Gesamtspeicherkapazität von 8 MWh. Nach Angaben des Unternehmens kostet die Batterie weniger als 10 US-Dollar pro Kilowattstunde, und wenn sie einmal betriebsbereit ist, kann sie „zig Jahre“h alten.
… die Wirtschaftlichkeit hängt von den Systemkapitalkosten ab, bei denen thermische Energiespeichertechnologien vielversprechend sind.
Darüber hinaus hat PNE in Hiedanranta, Tampere, ein kleineres 3-MWh-Betriebstestpilotprojekt, das an ein lokales Fernwärmenetz angeschlossen ist und Wärme für einige Gebäude liefert. Das Unternehmen nutzte dieses Pilotprojekt, um die Sandbatterielösung zu testen, zu validieren und zu optimieren. Das Pilotprojekt bezieht einen Teil seiner Energie aus einer 100 Quadratmeter großen Solarpanel-Anordnung und den Rest aus dem traditionellen Stromnetz.
Langfristige Lösung
Die zunehmenden Anstrengungen zur Maximierung der Erzeugung erneuerbarer grüner Energie auf der ganzen Welt haben Forscher dazu veranlasst, nach innovativen Lösungen zu suchen, um diese Energie für eine spätere Verwendung zu speichern.
Obwohl herkömmliche chemische Batterien aus Lithium und anderen Mineralien für diese Aufgabe wiederverwendet werden können, sind sie auf lange Sicht weder nachh altig noch kosteneffektiv, wenn ein großer Teil des Stroms aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, argumentiert PNE.
Zusätzlich zu PNE untersuchen mehrere andere Forscher die Verwendung von Sandbatterien als Mittel zur Energiespeicherung. Im Rahmen des ENDURING-Projekts des US National Renewable Energy Laboratory (NREL) wurde erfolgreich ein Prototyp einer Wärmeenergiespeicherlösung entwickelt, die Sand als Speichermedium verwendet.
NREL-Forscher Patrick Davenport sagte, das ENDURING-Projekt habe dazu beigetragen, einen klaren Weg aufzuzeigen, um eine Umlaufeffizienz von 50 % zu überschreiten. Die Round-Trip-Effizienz gibt den Prozentsatz des Stroms an, der gespeichert und später abgerufen wird. Je höher die Umlaufeffizienz, desto weniger Energie geht beim Speicherprozess verloren.
Dies ist wichtig, da Sandbatterien gut zum Speichern und Abgeben von Wärme, aber nicht sehr effizient sind, wenn es darum geht, Strom in das Stromnetz einzuspeisen, beobachtet die BBC-Berichterstattung über die finnische Batterie.
In einem E-Mail-Austausch mit Lifewire behauptete Davenport, dass die Round-Trip-Effizienz von Sandbatterien zwar nicht mit modernen chemischen Batterien wie Lithium-Ionen-Batterien mith alten kann, sie den Verlust jedoch mehr als wettmachen hochgradig skalierbar und für ihre äußerst niedrigen Kapitalkosten.
"Mit der Aussicht auf regelmäßig niedrige Stromkosten (kostenlos oder manchmal sogar kostenpflichtig) wird die Umlaufeffizienz weniger wichtig", behauptete Davenport. „Stattdessen hängt die Wirtschaftlichkeit von den Kapitalkosten des Systems ab, wo thermische Energiespeichertechnologien vielversprechend sind.“
