В Финляндии установлен первый коммерческий высокотемпературный накопитель тепла Polar Night Energy на основе песка. Он заработал на территории электростанции Ватаянкоски в городе Канкаанпяа, Северная Сатакунта.
Vatajankoski Oy является одним из реформаторов финского энергетического сектора, сознательно дистанцируясь от традиционного образа электроэнергетической компании и предлагая инновационные решения для более эффективного использования энергии.
Аккумулятор тепла, внутри которого находится сотня тонн песка, обеспечивает централизованное теплоснабжение с низким уровнем выбросов. Финские инженеры утверждают, что это решает проблему сезонности «зеленой» энергетики.
Батарея хранит тепло, полученное от солнечных панелей и ветрогенераторов, в течение нескольких месяцев. Это позволит обогревать здания зимой с помощью энергии, выработанной осенью.
«Строительство хранилища прошло успешно, особенно если учесть, что решение совершенно новое. Песок уже горячий. Наша система имеет даже больший потенциал, чем мы рассчитывали изначально. Это был сюрприз. Цель состоит в том, чтобы обеспечить конечных пользователей теплом с минимальными выбросами углекислого газа и в то же время продемонстрировать новую технологию накопления тепла в реальных условиях эксплуатации», — говорит технический директор Polar Night Energy Маркку Юлонен.
Теплоноситель представляет собой стальной контейнер шириной около 4 м и высотой 7 м с автоматизированной системой аккумулирования тепла и сотней тонн низкосортного песка внутри бункера. Как материал песок прочен, недорог и может хранить много тепла в небольшом объеме при температуре около 500-600ºC. При такой температуре песок не плавится и сохраняет тепло с его минимальными потерями. В холодный период батарея отдает тепло воздуху, которым нагревается вода для системы теплоснабжения города. Аккумулятор тепла имеет 100 кВт тепловой мощности и 8 МВт/ч энергоёмкости.
Ватаянкоски использует в том числе и отработанное тепло от серверов центра обработки данных, предназначенного для высокопроизводительных вычислений. В зависимости от сезона температура 60-градусного сбросного тепла от серверов должна повышаться до 75–100 градусов перед подачей в сеть централизованного теплоснабжения.
Компания утверждает, что технологию можно масштабировать, установив энергохранилища емкостью 20 ГВт/ч, в которых песок будет нагреваться до 1 000 °C, производя сотни мегаватт номинальной мощности. Например, насыпные подземные резервуары могут быть созданы в заброшенных шахтных стволах, если они обладают правильной формой. При этом нет потребности в использовании емкостей высокого давления, а самые большие затраты зачастую связаны лишь с прокладкой трубопроводов.
Однако пока неясно, насколько реально масштабировать эту технологию, чтобы перевести на зелёную энергию целый город. Также предстоит найти способ хранить электричество: при преобразовании тепла в электроэнергию: потери слишком велики, чтобы эта система была достаточно эффективной.
Песочный аккумулятор — не единственное новшество. Например, на электростанции Ватаянкоски используется технология мокрого скруббера для сохранения тепла и воды из отработанного пара, образующегося в процессе производства гипсокартона Knauf Oy. Рекуперированное тепло подается в сеть централизованного теплоснабжения города через тепловые насосы, а вода фильтруется и поступает обратно на завод для технического водоснабжения производства.
«Сама по себе технология не является чем-то новым, но она впервые используется в таком виде в Финляндии», — говорит руководитель производства Vatajankoski Лаури Хёльття.