Tudi pesek je uporaben kot baterija

Od izkoriščanja energije sonca in vetra si gospodarstvo in družba veliko obetata, ko gre za iskanje učinkovitih virov energije, ki bi nadomestili »fosilne« premog, nafto in zemeljski plin. Vse doslej pa ni učinkovito rešen pomemben problem energije iz alternativnih virov – kako jo shranjevati.

S pomočjo fotovoltaike in vetrnic praviloma pridobivamo električno energijo. Tehnologija je na tem področju napredovala že do te mere, da je cena tako pridobljene elektrike že nižja od tiste, ki jo pridobivamo po »klasičnih« postopkih v termoelektrarnah. Vendar je to šele prvi del enačbe, ki jo je treba pravilno razrešiti, da bomo lahko v temeljih zamenjali energetsko paradigmo.

Ena glavnih težav solarne energije je, da je obilno na voljo poleti ob dolgih sončnih dnevih, precej manj je lahko izkoriščamo pozimi, ponoči pa sploh ne. Razkorak med možnostjo pridobivanja elektrike s pomočjo fotovoltaike in potrebami po porabi je velik predvsem pozimi, ko veliko energije potrebujemo za ogrevanje. Podobna nesorazmerja, čeprav manjša, veljajo tudi za pridobivanje elektrike s pomočjo vetrnih elektrarn.

Iskanje cenejših baterij

Za shranjevanje električne energije, pridobljene iz obnovljivih virov, so se doslej uveljavile predvsem litij-ionske baterije. Te so tehnološko dovolj zrele in cenovno dovolj dostopne, da so že vstopile v komercialno uporabo. A glavni problem je v tem, da za njihovo izdelavo potrebujemo veliko razmeroma redkih in dragih materialov, ki jih iz narave ni mogoče pridobivati brez obsežnega ekološkega uničenja.

Zato je razmeroma jasno, da brez drugih energetsko učinkovitih in stroškovno dostopnih načinov shranjevanja energije, ki bodo omogočili premostitev časovne razlike med možnostjo za proizvodnjo in obdobjem, ko energijo potrebujemo, pravega uspeha na področju tako imenovanega zelenega prehoda ne bo.

Peščeno baterijo sta zasnovala Markku Ylönen in Tommi Eronen. FOTO: Polar Night Energy

Pomemben korak v želeno smer je letos uspel raziskovalcem in podjetnikom na Finskem. V mestu Kankaanpää na zahodni obali te skandinavske države od letošnjega maja deluje »peščena baterija«, ki sta jo razvila Tommi Eronen in Markku Ylönen, soustanovitelja podjetja Polar Night Energy.

Sposobnost peska, da akumulira toploto, je sicer znana stvar. Vsi vemo, da se v vročih poletnih dneh mivka in prod na morski obali močno segrejeta. Zmožnost mineralnih materialov, da razmeroma hitro sprejmejo veliko toplote, ki jo nato postopno oddajajo, že stoletja s pridom izkoriščamo tudi v pečeh, ki jih kurimo na drva.

Zaloga za daljinsko ogrevanje

Vendar pravi izziv na tem področju je (bil), kako s pomočjo peska skladiščiti veliko količino energije skozi daljše časovno obdobje. Peščena baterija na Finskem deluje v okviru lokalne elektrarne, ki skrbi tudi za daljinsko ogrevanje v mestu Kankaanpää. Zamisel je v tem, da s poletnim presežkom energije, ki jo pridobijo s solarnimi paneli in vetrnimi turbinami, ogrejejo pesek v bateriji, ta pa bo v naslednjih mesecih služil kot vir toplote za daljinsko ogrevanje.

Naprava, ki sta jo zasnovala Eronen in Ylönen, je dobro izoliran silos, v katerem je 100 ton razmeroma običajnega, gradbenega peska. Silos je prepreden z zračnimi kanali in opremljen z grelci, ki električno energijo pretvarjajo v toploto. Vroči zrak, ki kroži skozi pesek, ga lahko ogreje na 500 stopinj Celzija, baterija pa lahko to temperaturo zadržuje nekaj mesecev, trdita njena konstruktorja.

Ko mesto potrebuje energijo za ogrevanje stanovanj, javnih stavb in poslovnih prostorov, s pomočjo vročega zraka, ki ga zagotavlja peščena baterija, ogrevajo vodo, ki kroži v sistemu daljinskega ogrevanja. Trenutno je seveda iz tega projekta mogoče zagotoviti le manjši del potrebne »zimske« energije, a prvi korak je storjen.

»Če potrebujemo neko dodatno toplotno postajo, ki deluje samo nekaj ur na dan v času, ko so zimske temperature najnižje, bi bilo to izjemno drago. Ko pa imamo na voljo rešitev, ki skladišči toploto in omogoča fleksibilnost pri uporabi, pa sem prepričana, da nam lahko veliko pomaga na področju stroškov,« je za BBC povedala Elina Seppänen, strokovnjakinja za energijo in podnebje v mestu Tampere, kjer tudi uvajajo podobne rešitve.

Priložnost tudi za industrijo

O tem, da se bo peščena baterija uveljavila kot most med poletno elektriko iz sončnih elektrarn in zimskim ogrevanjem stanovanj, je prepričan tudi Pekka Passi, direktor elektrarne Vatajankoski, ki je investirala v projekt obeh inženirjev iz podjetja Polar Night Energy. »Malo je noro, če želite, ampak mislim, da bo baterija dosegla uspeh. Všeč nam je bila ideja, da poskusimo nekaj novega in da smo prvi na svetu, ki to naredimo,« je povedal.

Naslednji velik izziv za peščeno baterijo bo, ali se bo tehnologija tako uveljavila in razširila, da bo lahko resnično prispevala svoj delež v zelenem prehodu. Inovatorja Tommi Eronen in Markku Ylönen sta o tem prepričana, hkrati pa opozarjata, da bo potrebnih še veliko tehnoloških izboljšav.

V zdaj skonstruirani bateriji namreč energetska učinkovitost močno pade, če bi želeli iz toplote, shranjene v njej, ponovno pridobiti električno energijo. Vendar pa je tudi shranjevanje presežne energije v obliki toplote velika priložnost za industrijo, saj procesi v mnogih dejavnostih (od predelave hrane in pijače do izdelave tekstila in farmacevtskih preparatov) sproščajo odvečno toploto, ki bi jo bilo smiselno zajemati, hraniti in uporabiti v drugih procesih.

INFOGRAFIKA: Delo