Finse ingenieurs hebben een nieuw type batterij ontwikkeld dat het potentieel van zand benut om energie op te slaan.
In Finland werd afgelopen maand ’s werelds eerste commerciële oplossing in gebruik genomen om elektriciteit als warmte in zand op te slaan. Een Fins bedrijf ontwikkelde het systeem en bouwde het om warmte te leveren aan een stadsverwarmingsnet van energiebedrijf Vatajankoski in het stadje Kankaanpäa.
Opslag cruciaal voor energietransitie
Finland moet dringend zijn afhankelijkheid van fossiele brandstoffen afbouwen, nu Rusland de gaskraan heeft toegedraaid voor het Scandinavische land als reactie op de Finse toetreding tot de NAVO. Zo’n 36 procent van de Finse elektriciteitsproductie komt uit hernieuwbare bronnen, vooral waterkracht en wind. Maar in het Hoge Noorden is het een uitdaging om het hele jaar door een betrouwbare aanvoer van wind- en zonne-energie te verzekeren. Tijdens de donkere Finse winter zijn de dagen bijvoorbeeld zeer kort, met weinig zon en wind.
Om af te kicken van fossiele brandstoffen heeft het land heeft dus een grote behoefte aan toepassingen voor energie-opslag. Batterijopslag op grote schaal is voorlopig echter nog niet rendabel, en bovendien hebben traditionele lithiumbatterijen een grote ecologische voetafdruk. Het efficiënt opslaan van energie is trouwens een heet hangijzer voor de wereldwijde energietransitie, niet enkel voor de Finse.
Twee Finse ingenieurs, Markku Ylönen en Tommi Eronen, hebben echter een innovatieve oplossing gevonden voor dit probleem. Met hun bedrijf Polar Night Energy, hebben ze een soort zandbatterij ontwikkeld. De installatie lijkt een beetje op een graansilo, en bevat zo’n 100 ton zand. Volgens de ontwikkelaars kan het zand warmte opslaan tot een temperatuur van 600 graden Celsius, en dat gedurende verschillende maanden. De installatie in Kankaanpäa heeft 100 kilowatt verwarmingsvermogen en 8 megawattuur energiecapaciteit.
Woningen en zwembaden verwarmen
De batterij slaat dus geen elektriciteit op, noch produceert het elektriciteit door middel van de energie die ze opslaat. Tijdens periodes waarop er veel zon schijnt, wordt de overtollige zonne-energie afgeleid en opgeslagen in het zand als warmte. Dat gebeurt door middel van een warmtewisselaar die warme lucht doorheen het zand doet circuleren. Die warmte kan dan op momenten dat energieprijzen zeer hoog zijn, of wanneer energie minder beschikbaar is door een gebrek aan wind of zon, gebruikt worden om water, huizen en zelfs het lokale zwembad op te warmen.
Indien de warmte van het opslagsysteem opgewekt wordt door groene stroom, beperkt de CO2-uitstoot van het systeem zich tot de bouw ervan. “We kunnen stellen dat de warmte die uit onze opslag wordt gehaald net zo schoon is als de elektriciteit die in de opslag wordt gevoerd”, aldus de ontwikkelaars.
Volgens de ontwikkelaars is hun systeem vooral nuttig op plaatsen die gebruikmaken van stads- of wijkverwarming. Dat zijn verwarmingssystemen waarbij warmte en soms ook warm water met een buizenstelsel vanuit een centraal punt naar woningen in een stad of wijk wordt gebracht. Wijkverwarmingsnetwerken komen vaak voor in Finland, en worden gezien als een duurzamer alternatief voor individuele centrale verwarmingsketels op gas.
Warmte zonder verbranding
De zandbatterij van Polar Night Energy gaat dus eerder elektriciteit omzetten in warmte, en die warmte dan gebruiken om andere elektriciteitsbronnen aan te vullen om zaken te verwarmen. Het kan de opgeslagen warmte niet opnieuw omzetten in elektriciteit, althans niet efficiënt.
“Deze innovatie is onderdeel van de slimme en groene energietransitie. Warmteopslag kan aanzienlijk helpen om het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, waarvan de aanvoer soms onderbroken wordt, in het elektriciteitsnet te vergroten”, zegt Markku Ylönen, mede-oprichter en technisch directeur van het bedrijf. “Tegelijkertijd kunnen we de restwarmte optimaliseren tot een bruikbaar niveau om een stad te verwarmen. Dit is een logische stap naar een verbrandingsvrije warmteproductie.”
