Obnovitelné zdroje energie bývají vrtošivé a jejich efektivní využívání ve velkém měřítku se neobejde bez masivních baterií, do nichž lze uložit ohromné množství energie. V poslední době se objevuje spousta typů takových baterií, od víceméně klasických lithium-iontových baterií o velkých rozměrech, až po gravitační baterie a podobné výstřední koncepty. Každá z baterií má své výhody i nevýhody. Stále ale zůstává prostor pro nové designy, které mohou být až šokující.
Finská společnost s přiléhavým názvem Polar Night Energy právě spustila v komerčním provozu a ve světové premiéře velkokapacitní termální baterii, která je založená na … hromadě písku. Baterie pracuje v areálu energetické společnosti Vatajankoski, v západním Finsku.
Konstrukce pozoruhodné baterie je jednoduchá. Jde o termální systém pro ukládání energie, který tvoří izolovaná ocelová nádrž o výšce 7 metrů a šířce 4 metry, plná čistého písku. Písek je možné zahřát nebo spíše rozžhavit pomocí jednoduchého tepelného výměníku, který je umístěný uprostřed nádrže. Zařízení pojme úctyhodných 8 MWh, přičemž písek je v takovém případě rozžhavený na cca 500-600 °C. Uloženou energii je možné opětovně vyzvednout v podobě tepla. Společnost Vatajankoski využívá takto uložené teplo, společně s odpadním teplem jejich datových serverů, pro lokální systém distribuce tepla, který rozvádí energii pomocí ohřáté vody.
Spoluzakladatel Polar Night Energy Markku Ylönen upozorňuje, že právě díky tomu, že jde stále o teplo a nikoliv elektřinu, je jejich technologie velice efektivní. Převést elektřinu na teplo je podle něj hračka. Ale opačně je to komplikované a vyžaduje to turbíny a další složitá zařízení. Jejich systém prostě používá teplo jako teplo. Ukládá teplo na celé měsíce s jen minimálními ztrátami a jeho životnost odhadují na desítky let.
Písková baterie obsahuje úplně obyčejný písek. Jen musí být suchý a nesmí obsahovat hořlavé příměsi. Celá technologie je tak jednoduchá a levná, že podle Polar Night Energy činí celkové náklady zhruba 10 dolarů na 1 kWh. Provoz takové baterie je jednoduchý, plně automatizovaný a levný.
Jak uvádí Polar Night Energy, pískové baterie by bylo možné provozovat i v podstatně větším měřítku. Některé zvažované designy by mohly pojmout kolem 20 GWh, přičemž by obsahovaly písek rozpálený až na zhruba 1 000 °C. Veliké pískové baterie by mohly vzniknout například v podzemí, v místech bývalých dolů. Samotná konstrukce baterií není nijak zvlášť nákladná. Největší investice by spolkla rozvodná síť potrubí pro přenos tepla. Na světě je přitom celá řada oblastí, kde spoléhají na komunitní rozvody tepla, v nichž by se písková baterie dobře uplatnila. Kromě Skandinávie je to například sever Číny nebo Spojené státy.
Video: How the world's first sand battery stores green power - BBC News
Literatura
Startup Gravitricity staví prototyp gravitačního systému pro uskladnění energie
Autor: Stanislav Mihulka (01.09.2020)
Ze zločince zachráncem? Baterie s oxidem uhličitým skvěle skladuje elektřinu
Autor: Stanislav Mihulka (31.07.2021)
Unikátní Electric Truck Hydropower nahrazuje hydroelektrárnu konvojem
Autor: Stanislav Mihulka (12.03.2022)
Lift Energy Storage System promění mrakodrapy v gravitační baterie
Autor: Stanislav Mihulka (02.06.2022)
Diskuze:
V článku ani ve videu
Pavel Aron,2022-07-12 10:35:26
Nejsou žádné technické parametry. Akumulační kamna existují už desítky let a teplo dokáží uchovávat pouze v řádu hodin.
Tohle vypadá na pěkný fejk a projekt sám tunel na dotace.
Tak chtěl bych vidět
Pavel Aron,2022-07-12 10:28:31
Tak chtěl bych vidět ty minimální ztráty a jaký je způsob izolace. A příslušné výpočty. Tohle nepůsobí moc seriozně.
akumulačky
Tomáš Pilař,2022-07-09 10:11:53
Jak už někdo komentoval jsou to akumulačky, tím že jsou velké, tak trochu pomaleji vychládají. Ale akumulačky, nic nového (dokonce se stejným mediem - nějaký silikát).
Musí ho natápět elekřinou a skladovatelnost to bude mít podobnou jako akumulačky (cca 24 h). V topné sezóně nebývá přebytek elektřiny, takže je to technicky nerozum, ale třeba z toho kápne nějakej grant.
ad efektivita) je stejná jako u akumulaček (sice platí, že "občas je elektřina zadarmo", ale jde o tak vzácný případ, že na něm nelze postavit business case, musí to fungovat na cca průměrné ceny. Co hůř musí to být zálohované (představte si tlakovou výši v lednu: 30 dnů v kuse je pod mrakem a bezvětří)....
ad akumulační media) v běžných tabulkách je uváděná tepelná kapacita na kg, ale technicky se pracuje spíš s objemem. Tam to vychází jinak (např. voda má cca 10x vyšší tepelnou kapacitu než železo, ale železo je skoro 8x hustší, ta už není takové drama). Pokud je jako medium kamenivo, tak by bylo logické použít Fe rudu. Pokud je v návrhu tepelný spád přes 500stC, tak by bylo logické použít roztavené sole, aby kromě měrného tepla bylo využito i teplo skupenské.
Něco tu nehraje
Mintaka Earthian,2022-07-08 17:15:31
V prezentačním videu mají popisek.
"Sand stores heat without loss."
To asi bude lež ne?
Zahřát písek elektřinou přes topné těleso, převést teplo přes výměník a pustit ho lidem do radiátorů, to bych bral jako celkem řešitelné, ale jak to izolovat, aby to teplo samovolně neutíkalo?
písek vs voda
Jiří Mlejnek,2022-07-08 11:22:01
Tak nevím, řešit problémy s prouděním a předáváním tepla, pak zase s izolací která vydrží vysokou tepelnou zátěž a díky velkému rozdílu teplot její tloušťku.
Nevím písek má skoro 5x menší tepelnou kapacitu než obyčejná voda tzn laicky počítáno ve stejném hrnci voda na 100°C má stejný objem akumulované energie jako písek 500°C - trochu zjednodušuji protože konečná teplota nebude 0°, ale nezdá se mi že by to stálo za ty problémy ?
Re: písek vs voda
Jiří Hofman,2022-07-08 13:45:25
Pozor, měrná tepelná kapacita je vztažena k hmotnosti, nikoli objemu. Na objem to pro písek dopadá trochu líp.
Re: Re: písek vs voda
David Oplatek,2022-07-08 18:04:16
Hodily by se nějaké tabulky s přepočty v poměru k objemu.
Co jsem našel, je ještě mnohem lepší "kapacitátor" než voda čpavek, helium a vodík (bez ohledu na objem). Jenže ty mají své problémy. Ostatní materiály jsou tristní, písek mě proto překvapil. Na druhou stranu, není zadarmo, což třeba dešťová voda je (zatím).
Re: Re: Re: písek vs voda
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-08 18:52:39
Písek má hned několik výhod: je mimořádně levný, inertní, elektricky nevodivý, zvládne vysoké teploty v řádu stovek stupňů bez změny skupenství a objemu, snadno se s ním manipuluje a nepotřebujete na něj vodotěsný kontejner jako na vodu či roztavené soli. Prakticky stačí ta ocelová nádoba oplácaná minerální vatou nebo jiným izolantem, uvnitř písek, odporové dráty a tepelný výměník.
Re: Re: Re: písek vs voda
Josef Hrncirik,2022-07-08 20:17:53
Voda je dobrý konduktér i kapacitor. Helium a vodík jsou jen dobří konduktéři.
Čpavek je z nich nejlepší hnojivo a nejjedovatější.
Re: Re: Re: Re: písek vs voda
Pavel Pavel72,2022-07-08 22:23:36
Co si představujete pod pojmem konduktér? Jestli vodič tepla, tak to voda určitě není. Proudit může (na rozdíl od písku) a přenášet teplo, ale dobrým vodičem není.
Re: Re: Re: Re: Re: písek vs. voda v hlavě
Josef Hrncirik,2022-07-09 08:35:17
conducteuer = závodčí = agent chodec = dysydent = préza
heat conductivity/SI=W/mK=vlastněji W/(m.K); (g): H2; He;; (l): H2O;; (s): H2O compact; drť 600 g/l; suchý pejsek v sejpech: 0,18; 0,15;; 0,61;; 2,4; 0,8; 0,3;;
thermal diffusivity ice firn 600 g/l: 20 m2/a = 0,2 a/a = 0,2 1 = 0,21
Re: Re: Re: Re: písek vs voda
David Oplatek,2022-07-10 13:35:47
Čpavěk hlavně všechno sežere (každoroční výměna kovových částí). Kdo někdy u bioplynek byl, tak ví o čem mluvím. Ale papírově je to ekologické, udržitelné... dokud máme odkud dovážet čisťounké železo :)
Re: písek vs voda
Josef Hrncirik,2022-07-08 19:46:30
Vast tank in Berlin!
The 50-million-euro ($52 million) facility will have a thermal capacity of 200 Megawatts—enough to meet much of Berlin's hot water needs during the summer and about 10% of what it requires in the winter. The vast, insulated tank can keep water hot for up to 13 hours, helping bridge short periods when there's little wind or sun.
VTM 1.V.: V praxi jde o věž vysokou téměř 45 metrů, která pojme více než 55 milionů litrů vody. Tuto vodu pak neustále ohřívá pomocí elektřiny vytvořené větrnými a solárními farmami.
Ustálené neustálé vědecké matení mládeže neustále pokračuje.
200 MW by ohřálo vodu z 40 na 100°C za 20 h. Špičkám by by se vyhnuli jen na 4 h.
Akumulované 4 GWh by zle zatopily každému ze 4 miliónů Berlíňanů cca jen 1 kWh.
Na uložení 1 kWh denně bylo tedy investováno 13 dol..
1 kWh ohřeje jen cca 30 l vody z 10 na 40°C. Stačí to na topení novinářů, nebo je to jen fake či ""Alternativa" k ruskému plynu"?
Věž podle dostupných informací dokáže pokrýt velkou část spotřeby teplé vody v Berlíně během léta a 10 procent městské spotřeby v zimě, což rozhodně není zanedbatelné.
Topí furt immerwéhre nebo jim to za oněch klasicky neščastných 13 hodin vychladne?
Kdyby zbudovaná budova byla vybydlena a pozbyla veškeré tepelné izolace, za 24 hodin by se i bez ohřevu ze 100°C ochladila jen na 93,7°C vzhledem ke své olbřímí tepelné kapacitě i při ztrátě ochlazováním cca 4 MW tj. á 1 kW/m2 pláště.
AP navíc uvádí, že v Nizozemsku se začalo pracovat na další podobné budově.
Spíše jde jen o ná držku.
kWh za deset dolarů
Jiří Hofman,2022-07-08 10:54:08
Vzhledem k tomu, že cena za kWh elektrické energie je ve Finsku řádově desítky centů za kWh, musí to být skvělý kšeft.
Akorát tedy v tom písku nebude výměník, ale topná spirála.
Tam bude několik Ale
Pavel Pavel72,2022-07-08 10:24:26
Protože toto není žádná nová myšlenka.
Re: Tam bude několik Ale
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-08 14:30:43
Hlavní ALE je, že nikdy v minulosti nebyla elektrická energie v době špiček OZE za téměř nulové až záporné hodnoty. Jinak akumulační kamna se s úspěchem používaly už dávno a tohle je v podstatě jen naškálování akumulačních kamen do velikosti menší teplárny.
Vzhledem k tomu, že se řeší, čím nahradit "fosilní" městské teplárny, tohle by možná mohla být cesta. Bylo by zajímavé zpočítat, na kolik by taková městská akumulační teplárna vyšla...
tepelný výměník?
Petr Klíma,2022-07-08 09:33:38
Jak proboha dělají z odpadního tepla serveru (odhad teploty 50
st.C) 500-600 st.C?
Re: tepelný výměník?
Oldřich Vašíček st.,2022-07-08 09:42:48
Předpokládám, že pekelným tepelným čerpadlem.
Re: tepelný výměník?
Ondřej Crha,2022-07-08 09:53:24
Nedělají.
"Společnost Vatajankoski využívá takto uložené teplo, společně s odpadním teplem jejich datových serverů, pro lokální systém distribuce tepla, který rozvádí energii pomocí ohřáté vody."
Odpadní teplo se neukládá, jen se spolu s uloženou energií používá k ohřátí vody.
Re: Re: tepelný výměník?
Petr Klíma,2022-07-08 10:58:07
A kde to teplo k uložení berou?
"Natápějí" když je levná el. energie?
Re: Re: Re: tepelný výměník?
D@1imi1 Hrušk@,2022-07-08 14:09:31
Mně to nesrozumitelné nepřipadá. Dejme tomu, že chtějí vyrábět teplou užitkovou vodu o teplotě 60°C. Tak vezmou studenou pitnou vodu o teplotě 5°C, nízkoteplotním teplem z datového centra vodu ohřejou na 30°C a vysokoteplotním teplem z tepelné baterie tu předehřátou vodu ohřejou o dalších 30°C až na cílovou teplotu.
Podobný postup by mohli využít i pro vytápění budov pomocí radiátorů, asi by ale potřebovali nízkoteplotní teplo z datového centra zvýšit pomocí tepelného čerpadla řekněme o 20°C. Účinnost tepelného čerpadla je nepřímo úměrná rozdílu teplot, takže při takhle nízkém rozdílu by účinnost byla celkem vysoká a zbytek tepla by dodala tepelná baterie. Ten první případ s ohřevem TUV by byl samozřejmě ekonomicky zajímavější.
A nevím, s jakou teplotou pracuje např. podlahové vytápění, tam by zřejmě stačila nižší než u těch radiátorů, takže potřeba tepelného čerpadla by také byla nižší.
Re: Re: Re: Re: tepelný výměník?
Vojtěch Kocián,2022-07-08 15:23:06
Podlahové vytápění se většinou omezuje na 30 stupňů Celsia. Vyšší teplota by nebyla příjemná na nohy. Pokud to nestačí k vytopení domu (slabá izolace, malá podlahová plocha vzhledem k ploše stěn, chladná oblast), je třeba doplnit radiátory s vyšší teplotou.
Re: Re: tepelný výměník?
Oldřich Vašíček st.,2022-07-08 12:34:11
A jak z 50 st C udělají 500 st C? Odpadní teplo bývá celkem nízké. Pro akumulaci v písku je potřeba je navýšit. Zaměstnávají Maxwellovi démony?
...
Gábor Vlkolinský,2022-07-08 06:49:52
Odhadujem, že samovybíjanie bude dosť vysoké. Vďaka chýbajúcej tepelnej izolácii.
Re: ...
Petr Slachta,2022-07-08 07:35:51
"Jde o termální systém pro ukládání energie, který tvoří izolovaná ocelová nádrž o výšce 7 metrů a šířce 4 metry, plná čistého písku."
Re: ...
Pavel Nedbal,2022-07-08 12:10:59
Ano, samovybíjení bude velmi vysoké. Kdyby uvedli buď koeficient prostupu tepla k, nebo tepelnou vodivost lambda a sílu izolace, dalo by se to přesně vypočítat. Když pominu vakuum, bude to asi pěněné sklo (ale nejsem si jist, zda vydrží 600°C).
Když jsem se odhodlával stavět, zvažoval jsem velkokapacitní nádrž s vodou vestavěnou do domu nahřívanou solárními kolektory. Ale rozumná tloušťka izolace byla kolem 40 cm a představa, že nádrž má také konečnou životnost, mě ten úmysl zvrátily.
Re: Re: ...
Vojtěch Kocián,2022-07-08 15:10:20
Akumulační nádrž s vodou se vyplatí i s tenčí izolací, ale v podstatě jen pokud jako druhý zdroj tepla kromě soláru (nebo i jediný) použijete kotel na pevná paliva. Nádrž dovolí kotel používat jen jednou za několik dní podle venkovní teploty a to v optimálním režimu (není třeba ho dusit, aby se nepřehřál dům). A koneckonců, teplo, které z nádrže prostoupí skrz izolaci nemusí být úplně ztracené, pokud je nádrž v zateplené části domu a ne v nezateplené garáži nebo dokonce venku jako ta finská písková z článku. Pokud ale vytápíte tepelným čerpadlem krmeným ze sítě nebo plynem, tak se nádrž s termosolárními panely vyplatí jen těžko.
Re: Re: ...
Josef Hrncirik,2022-07-08 20:08:54
Teplotní (tepelná) difuzivita v písku je malá cca 1,4 mm2/s. Za den by teplo od spirály ohřevu ditúzí urazilo ca jen 350 mm (nezatopíš (roztavíš), neodebereš teplo bez proudu vzduchu či přesýpacích hodin).
Re: Re: Re: ...
Aleš Procháska,2022-07-09 15:43:32
Na druhou stranu by se to dalo využít pro konstrukci velmi velkého tepelného úložiště, že by tímto způsobem sám písek sloužil jako izolace. Jádro ve kterém se ukládá teplo by byla protkaná trubkami (neřeším teď s jakým médiem) s roztečí vycházející z té difuzivity a potřebné rychlosti nahřívání a celé by to bylo obalené desetimetrovou vrstvou písku. Neznám konkrétně hodnoty pro písek, ale u suché zeminy se to uvádí jako hloubka, do které prakticky neprojde sinusový teplotní signál s periodou 1 rok, což je u akumulátoru natápěného v létě a využívaného v zimě tak akorát.
Re: Re: Re: Re: ...
Josef Hrncirik,2022-07-09 16:33:04
Marně jsem hledal tep. vodivost či difuzivitu písku při vysoké teplotě pod ev. vlivem sálání.
Patrně to nikoho příliš nezajímá.
Teplo se dá lépe intenzivněji a kontrolovatelněji dodávat či odebírat jen prouděním plynu, kapaliny či par či ve fluidním loži malou plochou.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
