Песочная батарея в Финляндии: как песок стал хранителем зелёной энергии

Небольшой муниципалитет в Южной Финляндии недавно запустил крупнейшую в мире «песочную батарею», предназначенную для снабжения города теплом.

Новая система, разработанная компанией Polar Night Energy, представляет собой гигантский стальной контейнер размером 30 на 12 метров, заполненный песком. Тепло генерируется через замкнутые трубы теплообмена, а затем удерживается благодаря двум слоям стали и изоляции между ними. Когда возникает потребность в энергии, через трубы пропускают холодный воздух, который нагревается от песка и превращается в горячую воду, пар или воздух для отопления.

Возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, отличаются от ископаемых видов топлива тем, что не увеличивают углеродный след, что критически важно для достижения нулевых выбросов к 2050 году. Однако их непостоянство требует эффективных решений для хранения избыточной энергии.

«Главная проблема масштабирования зелёной энергетики — это накопление», — пояснил Live Science Маттео Кьеза, профессор ядерной и механической инженерии из Университета Халифа в Абу-Даби, не участвовавший в проекте.

Песочная батарея Polar Night Energy запасает избыток энергии из сети, солнечных и ветровых электростанций, нагревая песок до 600°C. По словам разработчиков, такая система может сохранять тепло несколько месяцев. Мощность батареи составляет 10 МВт, а температура на выходе варьируется от 60°C до 400°C.

Как работает тепло из песка?

Идея использования песка для аккумуляции тепла не нова — например, в кирпичных печах. Песок, состоящий в основном из диоксида кремния, способен выдерживать экстремальные температуры и долго удерживать тепло. Однако песочная батарея — это не классический аккумулятор, а термическая система хранения энергии. Она заряжается от возобновляемых источников, а затем поставляет тепло в периоды дефицита энергии.

Хотя технология Polar Night Energy доказала эффективность в Финляндии, её внедрение в быту пока экономически нецелесообразно. «Каждый металлический элемент увеличивает стоимость, — отмечает Кьеза. — Нужно оптимизировать пористость песка, чтобы распределять воздух равномерно без дорогих материалов».

Сейчас батарея используется для краткосрочного хранения, компенсируя колебания ветрогенерации. Однако её потенциал для сезонного накопления огромен. Например, летняя солнечная энергия могла бы обогревать дома зимой, когда спрос на тепло максимален.

Перспективы технологии

Учёные видят будущее в гибридных системах, сочетающих песочные батареи с другими методами хранения энергии. В планах Polar Night Energy — увеличить мощность установок и адаптировать их для промышленных нужд, таких как производство стали или цемента, где требуется высокотемпературное тепло.

Финский эксперимент уже привлёк внимание других стран с холодным климатом, включая Канаду и Норвегию. А в пустынных регионах песочные батареи могли бы хранить избыток солнечной энергии ночью, снижая зависимость от ископаемого топлива.

Как отметил Кьеза: «Этот проект — шаг к энергетической независимости и устойчивому будущему. Главное — сделать технологию доступной, сохранив её надёжность».