Finsko si stanovilo za cíl být do konce roku 2040 zcela bezemisní a dokonce chce dosáhnout negativní uhlíkové bilance, tedy podílet se na aktivním vyvazování uhlíku z atmosféry a snižování skleníkového efektu. Cestou k čistší produkci elektřiny je i v této severské zemi mimo jiné fotovoltaika a také větrné elektrárny v pobřežních oblastech.
I zde však naráží snahy o zelenou energii na technické a přírodní limity, neboť když vítr nefouká a slunce nesvítí, musí elektřinu do sítě dodávat konvenční zdroje. Dosud totiž nemáme baterie s dostatečnou kapacitou, které by výkyvy slunečního záření a větru vyrovnaly a zajistily tak stabilitu dodávek.
Pískové baterie pomohou přečkat zimu za polárním kruhem
Zimní období ve Finsku je dlouhé, typické velmi nízkými teplotami a minimem slunečního svitu. Výrazně tedy stoupá spotřeba energie na vytápění i svícení, a zároveň se o něco snižuje výkon solárních elektráren. Otázka, jak zvládne finská energetika letošní zimu, je ještě palčivější, vzhledem k úplnému zastavení dodávek zemního plynu z Ruska.
S řešením přišli dva mladí inženýři, Tommi Eronen a Markku Ylönen, zakladatelé společnosti Polar Night Energy. Vyvinuli revoluční způsob, jak uložit přebytečnou energii z obnovitelných zdrojů do zásobníků s docela obyčejným pískem. Ačkoli řada dalších výzkumných skupin po celém světě testuje limity písku jako úložiště zelené energie, tato dvojice je první, kdo jej úspěšně přivedl do komerčního provozu. Silo s přibližně 100 tunami jemného písku nainstalovali u elektrárny ve městě Kankaanpää na jihozápadě Finska, a do provozu bylo uvedeno koncem května 2022.
Potenciál písku pro ukládání energie je překvapivě velký
Zatímco klasické lithiové baterie mají jen velmi omezenou kapacitu, zrnka písku dokážou uchovat značné množství energie na dlouhou dobu. Princip fungování je přitom zdánlivě jednoduchý: písek se uloží do odolného sila, a jakmile vytváří obnovitelné zdroje nadbytek elektřiny, je tato energie uložena do pískového zásobníku ve formě tepla.
Převod elektrické energie na tepelnou probíhá procesem odporového zahřívání, při kterém se teplo vytváří třením vznikajícím při průchodu částic elektrického proudu jakýmkoli materiálem, který není supravodičem (podobný princip který známe všichni, když se nám při práci zahřívá počítač). Horký vzduch pak cirkuluje v sile přes výměník tepla. K ukládání a uvolňování tepla je ale potřeba složité modelování tepelného přenosu a bedlivé počítačové řízení všech pochodů uvnitř sila.
Písek může akumulovat teplo při teplotě kolem 500 °C po dobu několika měsíců, což poskytuje cennou zásobu levnější energie během zimy. Prototyp je připravený v případě potřeby uloženým teplem nahřívat vodu pro síť dálkového vytápění, která slouží téměř 100 km vzdálenému velkoměstu Tampere. Tato síť zajišťuje teplo pro obytné domy, kancelářské budovy i místní koupaliště.
#Finland 🇫🇮 has launched the world’s first #battery made from sand👍🏻#GreenEnergy #Renewables #Sustainability #Innovation@chboursin @NevilleGaunt @BetaMoroney @Hana_ElSayyed @enilev @CurieuxExplorer @anand_narang @PawlowskiMario @Shi4Tech @Fabriziobustama @JolaBurnett @kalydeoo pic.twitter.com/XT1GoUzUmQ
— Franco Ronconi 🇮🇹 (@FrRonconi) December 6, 2022
Baterie na bázi písku jsou dostupným způsobem, jak podpořit obnovitelné zdroje energie
„Chtěli jsme najít něco, co lze získat téměř všude na světě,“ vysvětluje 33letý inženýr Markku Ylönen volbu základní suroviny pro alternativní úložiště elektřiny. Poptávka po kvalitním písku přitom v posledních letech stoupá a ve stavebním sektoru ji podle odhadů čeká růst o dalších 45 % v příštích 40 letech. Těžba písku z řek a jezer se bohužel mnohdy negativně podepisuje na stavu biotopů a jeho doprava na místo určení je spojena s produkcí emisí.
Jak ale uvádí finští výzkumníci, pro ukládání energie se dá v silech použít jakýkoliv písek s optimálními termodynamickými parametry. Udržitelná energetika tedy nemusí konkurovat stavebnímu průmyslu a může se spolehnout na lokální zdroje materiálů.
