Finské pískové baterie mění levnou elektřinu na zimní teplo

Písková baterie zní na energetickou transformaci skoro až příliš obyčejně: naplnit izolovanou nádobu pískem nebo podobným zrnitým materiálem, zahřát ji elektřinou a teplo si vzít zpět ve chvíli, kdy ho potřebuje město nebo továrna. Právě tahle obyčejnost je důvod, proč finský nápad zaujal. V chladné zemi s rozsáhlým dálkovým vytápěním často není nejtěžší uložit elektřinu pro telefon nebo auto. Nejtěžší je uložit teplo.

Nejznámější finský vývojář Polar Night Energy popisuje svůj systém jako vysokoteplotní tepelné úložiště. Elektřina ze sítě, případně z místní větrné nebo solární výroby, ohřívá vzduch v odporových topných prvcích. Horký vzduch pak cirkuluje potrubím uvnitř ocelového sila naplněného pískovým materiálem. Zrna přijímají citelné teplo — podobně jako kámen, který si po slunečném dni drží teplotu — a izolace zpomaluje ztráty. V současném návrhu firmy může skladovací materiál dosahovat zhruba 600 °C a uložené teplo lze podle potřeby předat jako horkou vodu, horký vzduch nebo páru.


Tím se písková baterie zásadně liší od lithium-iontové baterie, kterou si většina lidí představí. Neukládá elektřinu chemicky a není určena k pohonu notebooku, autobusu ani telefonu. Přeměnit uložené teplo zpět na elektřinu by šlo, ale stálo by to část energie a přidalo další stroje. Nejčistší použití je přímé: nabít úložiště ve chvíli, kdy je elektřina levná nebo jí je hodně, a potom pustit teplo do sítě dálkového vytápění, skleníku, potravinářského provozu, papírny nebo jiného procesu, který teplo stejně potřebuje.

Finsko je pro takovou zkoušku mimořádně vhodné. Dálkové vytápění je ve finských městech běžné: místo aby každý dům spaloval vlastní palivo, centrální zdroj posílá horkou vodu izolovaným potrubím do bytů, škol i podniků. Raný komerční projekt Polar Night Energy se společností Vatajankoski v Kankaanpää ukázal menší verzi této myšlenky; novější projekty míří k větším obecním a průmyslovým systémům. Přesné parametry se liší podle místa, ale směr je jasný: firma dnes nabízí modulární pískové baterie od přibližně 2 MW / 200 MWh tepla až po větší příklady 10 MW / 1000 MWh, s odhadovanou účinností ukládání a návratu tepla ve vysokých osmdesátých hodnotách až kolem 90 procent.


Klimatická hodnota je hlavně v načasování. Větrné turbíny mohou vyrábět silně v noci nebo za mírného počasí, zatímco potřeba vytápění roste v chladných ránech a večerech. Písková baterie může část levných elektrických špiček pohltit a proměnit je v uložené teplo, místo aby se výroba omezovala nebo aby se později zapínal kotel. Energetické společnosti tak mohou nakupovat elektřinu v levnějších hodinách a méně spalovat ve chvílích, kdy by palivo bylo drahé nebo emisně horší. U průmyslu může stejný princip nahradit část spalování tam, kde je potřeba nízko- a středněteplotní teplo.

Limity jsou stejně důležité jako příslib. Písek je levný, ale fungující zařízení není jen hromada písku. Potřebuje nádobu, izolaci, kanály, ventilátory, ventily, výměníky, řízení, pozemek, připojení k síti, bezpečnostní návrh a údržbu. Největší smysl dává tam, kde je poptávka po teple stabilní nebo předvídatelná, kde se ceny elektřiny během dne mění dost na to, aby se skladování vyplatilo, a kde potrubí nebo průmyslový proces umí teplo využít přímo. Město bez dálkového vytápění by nejdřív muselo postavit síť, jinak by úložiště pomohlo jen málo budovám.

Písková baterie proto není okázalá technologie v obvyklém smyslu slova baterie. Její příslib je praktičtější: použít obyčejný minerální materiál k řešení obyčejného, ale obrovského energetického problému. Nezařídí, aby v lednu svítilo slunce nebo aby vítr foukal na povel. Když však obnovitelná elektřina přijde ve špatnou hodinu, může se proměnit v uložené teplo místo odpadu. V severské zimě je to tichý, ale silný druh pokroku.