Производство энергии, ее передача, хранение – эти и другие вызовы все чаще становятся кошмаром для энергетики в современном мире. Кроме того, становится все более важным, чтобы получаемая энергия была «зеленой», экологической энергией. Кажется, финские исследователи придумали идею, которая одновременно решает все эти проблемы.
Финские ученые построили первую в мире полностью функционирующую песчаную батарею, способную хранить энергию в течение многих месяцев. Идея проста — хранить тепло в песке, чтобы согревать дома зимой.
Песок является хорошим сырьем для хранения энергии
Безусловно, одной из причин различных инновационных инициатив Финляндии в энергетической сфере является реакция России на заявление этого государства о готовности вступить в НАТО. В результате Россия приостановила поставки электроэнергии в Финляндию. Поэтому стране придется принять меры для обеспечения своих граждан достаточным количеством как тепла, так и света. Возможно, на помощь Финляндии придет обычный песок. Первая песчаная батарея была установлена на одной из западных электростанций в Канкаанпяя, примерно в 230 км к северо-западу от Хельсинки. Его конструкция очень проста: это около 100 тонн строительного песка, заключенного в утепленный силос.
Почему песок? У этого решения одни плюсы. Этот материал, конечно, дешевый. Он способен накапливать тепловую энергию, так как может нагреваться до температуры около 500 градусов по Цельсию. Не менее важно: накопленная таким образом энергия может храниться месяцами.
Возможное применение очевидно: например, отопление дома зимой. Когда цены на электроэнергию выше, это решение реально также дает вам возможность сэкономить определенные деньги. Если мы добавим к этому тот факт, что энергия, полученная из возобновляемых источников, таких как солнечные панели или ветряные турбины, может храниться таким образом, песочные батареи начинают казаться нам идеальным решением. Именно хранение полученной таким образом энергии вызывает довольно много проблем.
Сможет ли песок заменить традиционные батареи?
Однако возможности использования песка выходят далеко за рамки его использования в качестве термального резервуара. Передовые исследования в этом направлении проводились в течение многих лет, в том числе Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (NREL). Эти исследования проводятся в направлении возможности использования песка в качестве аккумулятора для «зеленой» энергии.
Но могут ли эти типы батарей конкурировать с традиционными литиевыми батареями? В этом отношении также проводятся исследования. Например, группе ученых удалось создать батарею, которая может работать до трех раз дольше, чем литиевая батарея. И в настоящее время большинство батарей сделаны из лития, они дороги, занимают много места и могут обрабатывать только ограниченное количество избыточной энергии.
Иначе обстоит дело с песчаной батареей. Песок может быть простым и экономичным способом хранения энергии. — Каждый раз, когда возникает избыток доступной электроэнергии, мы хотим иметь возможность очень быстро доставить ее на наш склад, — говорит Маркку Юленен, соавтор проекта и один из основателей Polar Night Energy.
Устройство было установлено на электростанции Ватаянкоски, которая управляет сетью централизованного теплоснабжения. Предположения «Энергии полярной ночи» примерно такие: в летние месяцы, когда энергия дешевле, песок в батарее должен нагреваться горячим воздухом до температуры 500 градусов С. Песок — очень эффективная среда для хранения тепла. и не сильно теряется со временем. Авторы изобретения утверждают, что их устройство может удерживать песок при температуре 500 градусов С в течение нескольких месяцев. Зимой, когда цены на энергию выше, батарея передает тепло, которое нагревает воду в сеть централизованного теплоснабжения, а затем перекачивает ее в дома или офисы.
К сожалению, преобразование тепла в электричество не очень эффективно, но длительное хранение энергии в виде тепла также является прекрасной возможностью для промышленности, где тепло, необходимое для производства фармацевтических препаратов или текстиля, получается при сжигании ископаемого топлива. Пока что у финнов есть работающая коммерческая система, которая на данный момент работает хорошо. Подождите, как это будет выглядеть в будущем.
Источник: BBC, The Science Times, фото: Pixabay