Energiát sokféleképpen lehet tárolni és a tárolás az egyik kulcsa a zöld jövőnek. Ezért van az, hogy mindenféle irányokban folynak kutatások több kevesebb sikerrel. Ha szebb jövőt szeretnénk, akkor egy olcsó, skálázható energia tárolást kell találnunk. De nincs egyetlen megoldás, sokféle helyzetre sokféle megoldást kell találni és mindig az optimálisat használni. Most egy érdekes hőenergia tároló rendszerről lesz szó, ami homokot használ.
Olcsó alapanyag, olcsó tárolás
Nagyon sok cég foglalkozik különböző kémiai energiatároló rendszerekkel (akkumulátorok), amik nagyon szép eredményeket produkálnak. Egy bökkenő van vele, hogy az alapanyag nem olcsó és elég környezetszennyező az előállítása, bonyolult vezérlés szükséges hozzá. Nagyon vigyázni kell a töltésnél és ez mind növeli a költséget. Jelenleg ha valaki szeretne egy 10kWh-ás akkumulátort, akkor nagyon mélyen a pénztárcába kell nyúlni. Ez jelenleg (2023) 2-3 Millió Forint körüli összeg és egy ház el tud üzemelni róla 1 napig. Ezért nagy erőkkel keresik az alternatív energiatárolási lehetőségeket, ahol olcsó alapanyagokkal lehet jó eredményeket elérni. Az Energiamixnek jót tenne ha lenne egy energia tárolás része, ami a zöld forrásból jövő energiát legalább napon belül el tudná tárolni.
Hőenergia tárolás
Egy Finn cég nevezetesen Polar Night Energy úgy döntött, hogy egy nagyon olcsó anyagot alkalmaz a hőenergia tárolására. Ez nem más mint a homok. Egyszerűen egy nagy hőszigetelt acél tartályba (ami szintén olcsó) betöltik a homokot, amikor olcsó az áram, akkor melegítik, amikor meg szükség van a hőenergiára, akkor levegőt fújnak át a rendszeren és visszakapják a meleget. Nagyon sok mindent ígérnek az oldalukon, főleg azt, hogy ez olcsó, 10 Euro/kWh és 95%-os hatékonysággal vissza lehet nyerni a hőt. Jól látható, hogy egy ilyen rendszer könnyen skálázható, csak nagyobb tartálynyi homok kell (ráadásul minél nagyobb a tároló annál kisebb az acél tartály fajlagos költsége). Ez a megoldás egyszerű, és tényleg olcsó lehet. De akkor hol van a bökkenő?
De aki homokra építi a házát
Fontos leszögezni, hogy ez a rendszer hőenergiát tárol és nem villamos energiát. Nem összehasonlítható így egy akkumulátorral. De egy kis számolgatós játékra pont jó lehet. Tanultam pár érdekes dolgot miközben utána néztem ennek a technológiának. Mennyi energiát is lehet tárolni és milyen az energiasűrűség? A homok hőkapacitása 800-900J/kgK, ez számomra meglepő adat volt, mert a víz hőkapacitása 4183 J/kgK, ami jóval nagyobb. Ezt azzal ellensúlyozza a homok, hogy kicsit nagyobb a sűrűsége (1600 kg/m^3) és jól fel lehet melegíteni, nem kezdődnek mindenféle problémák 100 °C környékén. Így ezt a tárolót 600 °C környékén tervezik használni. Ha ezeket mind számításba vesszük, akkor egy adott térfogatra dupla akkora energia tárolási kapacitás jön ki, mint víz esetén.
Ennek a rendszernek az energiasűrűsége viszont kevesebb mint egy Li-ion akkumulátoré. Egy új Tesla 4680 akkumulátor cella 272-296 Wh/kg energiasűrűséget tud. Ha jól számolok, akkor egy 600 °C-ra felfűtött “homok akkumulátornak” (Sand Battery) energia sűrűsége 133-150 Wh/kg, ez fele csak egy Li-ion akkunak (de még egyszer, ez hőenergia, ha villamos energiát szeretnénk előállítani belőle, akkor nagyon lecsökkenne a hatékonyság).
Az már látszik az energiasűrűségből, hogy elektromos autókban nem lesz használatos ez a technológia. De például vannak olyan ipari folyamatok, ahol a hőt tárolni kell rövid ideig, ott kiváló lehet.
A nyári meleg eltárolása
Ha ezt a rendszert lehetne használni épületekhez szükséges fűtési energia eltárolására, akkor egy nagy lépést tettünk előre a zöld úton. De mégis mekkora homok akkumulátor kéne egy átlagos házhoz? Mint tudjuk a háztartások nagy része belefér az 1789 m^3 gázkeretbe. Ami kb. 61 GJ hőenergiát jelent, ennyi energiát használ fűtési célokra. A cég azt állítja, hogy 95%-os hatékonysággal ebből a rendszerből vissza lehet nyerni az energiát. Ezzel kapcsolatban én szkeptikus vagyok, hosszú távú tárolás esetén ha 80%-ot tudna egy ilyen rendszer, akkor már nagyon jó lenne. Ezért most ezzel fogok számolni. Ehhez a hatékonysághoz tehát 75 GJ energiát kell eltárolni, hogy egy ház éves fűtésigényét fedezni tudjuk. Ehhez pont 100 m^3 homokra lenne szükség, meg egy elég nagy tartályra. Már csak azt kéne megoldani, hogy nyáron, amikor meleg van, akkor a homokot jól felmelegíteni. Amikor meg hideg van, akkor kivenni belőle a hőenergiát. De addig maradnak az ősi módszerek. Nagymamám általában lekvár formájában tárolta hosszú távra a napenergiát. Ez ma is működik, amíg nincs más addig marad ez.
