Energiavarastot: Voiko sähköllä tuotetun lämmön palauttaa sähköksi? – tutkimuksen keskiössä hiekka-akku

Polar Night Energy kehittää hiekka-akusta versiota, joka mahdollistaa varastoidun lämpöenergian muuttamisen takaisin sähköksi. Uusi tutkimus- ja kehitysprojekti kestää 2,5 vuotta, Polar Night Energy kertoo.

 

Tutkimus- ja kehitysprojektin tavoitteena on kehittää uudenlaista energian varastointia ja mahdollistaa kasvihuonekaasupäästöjen merkittävä vähentäminen globaalisti. Business Finland on myöntänyt projektille noin 2,1 miljoonaa euroa tukea. Projektin kokonaisbudjetti on 4,2 miljoonaa euroa ja kesto 2,5 vuotta.

Projekti pohjautuu yrityksen kehittämään hiekka-akkuteknologiaan, jonka avulla voi varastoida edullista ja puhdasta sähköä lämpöenergiaksi teollisuuden tai kaukolämmön tarpeisiin.

Kehitettävän P2H2P-toiminnallisuuden (Power-to-Heat-to-Power) avulla hiekka-akkuun varastoitu lämpöenergia voidaan muuttaa takaisin sähköksi. Uuden version avulla hiekka-akulla voisi osallistua entistä paremmin sähköverkon tasapainottamiseen ja tukea tuuli- ja aurinkoenergian kasvua.

– Tutkimus- ja kehitysprojekti on meille ja koko energiamarkkinalle iso mahdollisuus. Onnistuessaan sillä on valtava potentiaali vähentää päästöjä ja tehdä uusiutuvasta energiasta luotettavampaa ja edullisempaa”, sanoo Polar Night Energyn teknologiajohtaja Markku Ylönen.

Pilottilaitoksen rakentaminen alkaa ensi vuonna

Polar Night Energy rakentaa projektin aikana pienen mittakaavan pilottilaitoksen, jonka avulla tutkitaan lämmöstä takaisin sähköksi -prosessia ja sen tehokkuutta.

Projektissa keskitytään ensisijaisesti energiavaraston ja sen komponenttien suunnittelemiseen siten, että hiekka-akkuun varastoitua lämpöenergiaa voidaan käyttää sähköntuotannossa. Yksi tärkeimmistä kehityskohteista on energiavaraston lämpötilatason nostaminen, koska se vaikuttaa suoraan sähköntuotannon hyötysuhteeseen.

– Tavoitteenamme on, että projektin päättyessä meillä on valmiudet suunnitella ja toteuttaa kaupallisen mittakaavan sähköä tuottava järjestelmä, perustuen pilottilaitoksesta saatuihin tuloksiin ja kokemuksiin”, sanoo Markku Ylönen.

Pilotti rakennetaan ilman sähköntuotannossa tarvittavaa turbiinia, koska sen toiminta voidaan simuloida ja mallintaa tarkasti. Turbiiniteknologia on hyvin tunnettua, joten sen lisääminen pilottiin ei toisi merkittävää lisäarvoa. Turbiinin jättäminen pois vähentää merkittävästi myös projektin kustannuksia ja helpottaa keskittymistä energiavaraston komponenttien optimointiin ja kehitykseen.

Projektin aikana toteutetaan myös kattava markkina-analyysi, jonka avulla voidaan määrittää hiekka-akun ja turbiinin taloudellisesti kannattavat koot ja parhaat markkinat.

Pilotista saatava lämpö on tarkoitus ohjata esimerkiksi kaukolämpöverkkoon tai teollisuuden lämmöksi, jotta se ei mene hukkaan. Polar Night Energy etsii parhaillaan sopivaa paikkaa pilotille Tampereen seudulta.

P2H2P-järjestelmän hyötysuhde

P2H2P-järjestelmän energiatehokkuuteen vaikuttaa moni tekijä, kuten laitoksen koko, lämpötilat, laitteisto ja turbiini.

Järjestelmän odotettu sähköntuotannon hyötysuhde on noin 30–50 prosenttia, joka on hyvin samankaltainen kuin perinteisessä polttoon perustuvassa voimalaitoksessa. Jos järjestelmää käytetään sähkön ja lämmön yhteistuotannossa (CHP), kokonaishyötysuhde nousee yli 90 prosenttiin.

– Energian varastoinnille on nyt ja varsinkin tulevaisuudessa valtava tarve. Erilaiset energiavarastot tulevat olemaan peruskauraa teollisuudessa ja energia-alalla”, sanoo Markku Ylönen.

Polar Night Energy aloitti jo aiemmin yhteistyön Ilmattaren kanssa. Ilmatar on pelkästään uusiutuvaan energiaan keskittyvä pohjoismainen energiayhtiö ja itsenäinen sähköntuottaja. Ilmatar tulee tarjoamaan Polar Night Energylle kaupallisen pilotoinnin mahdollisuuksia tuulipuistoissaan, kun P2H2P-teknologia on kehitetty riittävän pitkälle.