موارد مهم
- یک شرکت فنلاندی باتری شنی را در شهری در فنلاند نصب کرده است.
- انرژی ماه ها به صورت گرما در ماسه ذخیره می شود، که برای گرم کردن آبی که در طول زمستان به ساکنان لوله می شود استفاده می شود.
- با افزایش تولید انرژی های تجدیدپذیر، راه حل های ذخیره سازی ارزان نیاز روز هستند.
انرژی سبز فراتر از تولید وجود دارد. یافتن مکانیسم های کارآمد و سازگار با محیط زیست برای ذخیره انرژی پاک به همان اندازه مهم است.
حتی در حالی که محققان در تلاش برای تبدیل آسمان‌خراش‌ها به باتری‌های غول‌پیکر هستند، Polar Night Energy (PNE) در فنلاند اولین باتری ماسه‌ای تجاری را که می‌تواند برای چندین ماه انرژی ذخیره کند، برای گرم کردن خانه‌ها در زمستان که نیاز به انرژی افزایش می‌یابد نصب کرده است..
«تولید منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی باد و خورشیدی بسیار فرار است و فقط تا حدی با مصرف در زمان همپوشانی دارد،» PNE در وب سایت خود توضیح می دهد. "فناوری ما راهی برای پالایش برق مازاد ارزان و تمیز به گرمای با ارزش به روشی مقرون به صرفه فراهم می کند تا در مواقع ضروری از آن استفاده شود."
پایین به زمین
به بیان ساده، یک باتری شنی الکتریسیته را به گرما تبدیل می کند و سپس برای استفاده بعدی ذخیره می کند. شن و ماسه نه تنها یکی از ارزان‌ترین رسانه‌ها برای ذخیره گرما است، بلکه بسیار کارآمد است و در طول زمان کم می‌شود.
بر خلاف باتری لیتیوم یونی، باتری شنی از گرمایش مقاومتی برای افزایش دمای محیط استفاده می کند که سپس با کمک مبدل حرارتی به ماسه منتقل می شود.شن دمای ذوب بسیار بالایی دارد که صدها درجه فارنهایت است. نکته مهم این است که ماسه می‌تواند انرژی گرمایی را برای ماه‌ها متوالی ذخیره کند و باتری‌های شنی را به یک راه‌حل ذخیره‌سازی طولانی‌مدت تبدیل کند.
PNE اولین باتری شنی تجاری را در یک شرکت انرژی کوچک در شهر Kankaanpää در غرب فنلاند ساخته است. باتری به شکل یک سیلو است که با حدود 100 تن ماسه پر شده است.
در حال حاضر، باتری سیستم گرمایش مرکزی منطقه را تامین می کند. به گفته PNE، در صورت لزوم، هوای گرم موجود در باتری را می توان برای گرم کردن آب استفاده کرد و سپس به ادارات و خانه های همسایه پمپاژ می شود.
باتری شنی فنلاندی دارای قدرت گرمایش 100 کیلووات و ظرفیت ذخیره سازی کل 8 مگاوات ساعت است. به گفته این شرکت، قیمت باتری کمتر از 10 دلار در هر کیلووات ساعت است و پس از کارکرد می‌تواند «ده‌ها سال» دوام بیاورد.
… اقتصاد به هزینه های سرمایه سیستم بستگی دارد، جایی که فناوری های ذخیره انرژی حرارتی نویدبخش است.
علاوه بر این، PNE همچنین دارای یک پایلوت آزمایشی عملیاتی کوچکتر با ظرفیت ۳ مگاوات ساعت در Hiedanranta، Tampere است که به یک شبکه گرمایش محلی متصل است و گرما را برای چند ساختمان تامین می کند. این شرکت از این پایلوت برای آزمایش، اعتبارسنجی و بهینه سازی راه حل باتری شنی استفاده کرد. پروژه آزمایشی بخشی از انرژی خود را از یک آرایه پانل خورشیدی 100 متر مربعی و بقیه را از شبکه برق سنتی دریافت می کند.
راه حل بلند مدت
تلاش فزاینده برای به حداکثر رساندن تولید انرژی سبز تجدیدپذیر در سراسر جهان، محققان را به دنبال راه حل های نوآورانه برای ذخیره این انرژی برای استفاده بعدی کرده است.
در حالی که باتری های شیمیایی سنتی ساخته شده با لیتیوم و سایر مواد معدنی را می توان برای این کار مجدداً استفاده کرد، آنها در درازمدت پایدار و مقرون به صرفه نیستند، زمانی که تکه بزرگی از برق از منابع تجدیدپذیر تولید می شود. PNE.
علاوه بر PNE، چندین محقق دیگر در حال بررسی استفاده از باتری های شنی به عنوان وسیله ای برای ذخیره انرژی هستند.پروژه ENDURING آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر ایالات متحده (NREL) با موفقیت نمونه اولیه یک محلول ذخیره انرژی حرارتی را که از شن و ماسه به عنوان رسانه ذخیره سازی استفاده می کند، ساخته است.
پاتریک داونپورت، محقق NREL گفت که پروژه ENDURING به نشان دادن یک مسیر روشن برای بیش از ۵۰٪ راندمان رفت و برگشت کمک کرد. راندمان رفت و برگشت درصد برقی که در انبار ذخیره شده و بعدا بازیابی می شود را مشخص می کند. هر چه راندمان رفت و برگشت بیشتر باشد، انرژی کمتری در فرآیند ذخیره سازی تلف می شود.
این مهم است زیرا باتری های شنی برای ذخیره و آزادسازی گرما خوب هستند اما در بازگشت برق به شبکه برق بسیار کارآمد نیستند، گزارش BBC در مورد باتری فنلاند مشاهده می کند.
در یک تبادل ایمیل با Lifewire، داونپورت ادعا کرد که اگرچه کارایی رفت و برگشت باتری‌های شنی با باتری‌های شیمیایی مدرن مانند لیتیوم یونی همخوانی ندارد، اما این باتری‌ها بیش از آن‌که ضرر را با این باتری‌ها جبران کنند. بسیار مقیاس پذیر و به دلیل هزینه های سرمایه بسیار پایین.
"با چشم انداز کم هزینه برق معمولی (رایگان یا حتی با پرداخت هزینه برای استفاده در برخی مواقع)، راندمان رفت و برگشت اهمیت کمتری پیدا می کند،" داونپورت ادعا کرد. در عوض، اقتصاد به هزینه‌های سرمایه سیستم بستگی دارد، جایی که فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی امیدوارکننده هستند.»
