4 minute read
Miika Peltola: Hiekka-akku vauhdittaa tuuli- ja aurinkoenergian kasvua
from Materia 3/2024
Polar Night Energyn kehittämä hiekka-akku mahdollistaa puhtaan ja edullisen energiantuotannon. Hiekka-akkujen lämmönvarastointimateriaalina voi käyttää joustavasti erilaisia hiekan kaltaisia materiaaleja – esimerkiksi Tulikiven vuolukivimursketta.
Maailmanlaajuinen energiajärjestelmä on suuren haasteen edessä. Energian tarve kasvaa, mutta samalla fossiilisten polttoaineiden käyttö on lopetettava ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi.
Energian varastointi on keskeisessä roolissa, kun siirrymme fossiilisista polttoaineista säästä riippuvaisiin uusiutuviin energialähteisiin, kuten aurinko- ja tuulivoimaan. Energiaintensiivinen lämmitysala on kuitenkin jäänyt pahasti jälkeen sähköistymisessä, koska saatavilla ei ole ollut edullista tapaa varastoida suuria määriä energiaa.
Yhden ratkaisun näihin ongelmiin tarjoaa tamperelainen Polar Night Energy, joka suunnittelee ja valmistaa korkean lämpötilan lämpöenergiavarastoja. Yrityksen kehittämä hiekka-akku mahdollistaa tuulija aurinkoenergian tuotannon merkittävän kasvun ja fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämisen.
Uusi kiinteän aineen lämpöenergiavarasto
Hiekka-akku varastoi energiaa korkean lämpötilan lämpönä hiekkaan tai muuhun samankaltaiseen kiinteään materiaaliin.
Hiekka-akku, joka lämmitetään jopa 600 °C keskilämpötilaan, on rakenteeltaan yksinkertainen, kestävä ja muokattavissa asiakkaan tarpeisiin, mikä johtaa kustannustehokkaaseen energian varastointiin.
Polar Night Energy on kehittänyt latausalgoritmeja, joiden avulla lämpöenergiavarasto voi tehokkaasti hyödyntää sähkömarkkinoiden halvimpia tunteja tai asiakkaan omaa ylimääräistä uusiutuvan energian tuotantoa. Halpojen SPOT-hintojen lisäksi hiekka-akun operaattori voi saada lisätuottoja osallistumalla reservimarkkinoille, joiden tarkoituksena on tasapainottaa sähköverkkoa.
Hiekka-akun mahdolliset sovellukset ovat monipuoliset: 36 prosenttia kaikesta teollisuuden prosessilämmöstä on lämpötila-alueella 60–400 °C, mikä vastaa hyvin Polar Night Energyn ratkaisun ulostulolämpötiloja. Suuri osa näistä prosesseista toimii tällä hetkellä öljyllä tai kaasulla, eikä niitä ole helppo korvata polttoon perustumattomilla teknologioilla.
Maailman ensimmäinen kaupallinen hiekka-akku sijaitsee Vatajankosken voimalaitosalueella, jossa se tuottaa lämpöä Kankaanpään kaukolämpöverkkoon. Kyseinen hiekka-akku on noin neljä metriä leveä ja seitsemän metriä korkea terässäiliö, jonka sisällä on patentoitu automaattinen lämmönsiirtojärjestelmä ja sata tonnia hiekkaa. Vatajakosken hiekka-akun lämmitysteho on 100 kW ja varastoimiskyky 8 MWh.
Suurempi hiekka-akku Pornaisiin
Polar Night Energy ja kaukolämpöyhtiö Loviisan Lämpö sopivat maaliskuussa 2024 teollisen mittakaavan hiekka-akun rakentamisesta Pornaisiin. Uuden hiekka-akun teho on 1 MW ja varastointikapasiteetti 100 MWh. Se on noin kymmenkertainen vuodesta 2022 Kankaanpäässä toimineeseen hiekka-akkuun verrattuna.
”Loviisan Lämpö etenee kohti ilmastoystävällisempää energiantuotantoa. Hiekka-akun avulla voimme merkittävästi vähentää polttamalla tuotettua energiaa ja luopua kokonaan öljyn käyttämisestä”, sanoo Loviisan Lämmön toimitusjohtaja Mikko Paajanen.
Hiekka-akusta tulee noin 13 metriä korkea ja 15 metriä leveä, ja sen väliaineena tullaan käyttämään Tulikiven varaavien tulisijojen tuotannon sivuvirtana syntyvää vuolukivimursketta. Mursketta tarvitaan noin 2000 tonnia eli tuhannen vuolukivitakan painon verran.
”Valitsemme väliaineen aina asiakkaan tarpeiden mukaan. Erilaisten materiaalien tutkiminen ja testaaminen on meille tärkeää, jotta pystymme käyttämään materiaaleja, jotka ovat ominaisuuksiltaan sopivia, kustannustehokkaita ja kiertotaloutta edistäviä”, sanoo Polar Night Energyn operatiivinen johtaja Liisa Naskali
Valtavasti valinnan varaa
Hiekka-akkujen lämmönvarastointimateriaalina voi käyttää joustavasti erilaisia hiekan kaltaisia materiaaleja. Käytetyt materiaalit voivat olla esimerkiksi paikallisten teollisuusprosessien sivutuotteita, kuten vuolukivimursketta. Materiaalin olennaiset lämpöfysikaaliset ominaisuudet ovat tiheys, ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus.
Vaikka suunnittelu ei ole kovin herkkä raekoon suhteen, niin melko laaja partikkelikokojakauma olisi toivottavaa. Pienet partikkelit täyttävät aukot, jotka suuremmat jättävät ja sopiva osuus 10–40 mm kokoisia rakeita lisää sekoituksen lämmönjohtavuutta ja tiheyttä. Tällainen jakauma on yleinen kaivosten ja louhosten sivutuotteissa, ja se voidaan monesti saavuttaa jopa ilman murskaamista tai seulomista.
Kasvun kausi
Polar Night Energy sai viime huhtikuussa 7,6 miljoonan euron seed-rahoituksen. Rahoitus tullaan käyttämään yrityksen kasvun vauhdittamiseen ja sähköntuotannon mahdollistavan varastointiteknologian kehittämiseen. Rekrytoinnit myynnin sekä tutkimus- ja kehitystiimien kasvattamiseksi on jo aloitettu.
Sijoituksella on suuri merkitys Polar Night Energyn vision toteuttamisessa eli energiantuotannon hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä ja yrityksen kehittämisessä maailman johtavaksi lämpöenergiavarastojen toteuttajaksi.
”Olemme erittäin tyytyväisiä rahoituskierroksen tulokseen, varsinkin kun ottaa huomioon nykyisen haasteellisen rahoitusympäristön. Odotamme innolla uutta kasvun ja kehityksen vaihetta”, sanoo Polar Night Energyn toinen perustaja Markku Ylönen.
Yritys kehittää hiekka-akustaan versiota, joka pystyy muuntamaan varastoidun lämmön takaisin sähköksi eli Power-to-Heat-toPower-järjestelmää (P2H2P-järjestelmä). Yritys on aloittanut kahden vuoden kehitysprojektin, jonka aikana järjestelmä on tarkoitus suunnitella ja kaupallistaa. ▲
TEKSTI MIIKA PELTOLA, VIESTINTÄPÄÄLLIKKÖ, POLAR NIGHT ENERGY
KUVAT POLAR NIGHT ENERGY, SIMO HEIKKINEN, MARJAANA MALKAMÄKI
