Finnish Town Deploys Massive Sand-Based Thermal Battery for District Heating

Cơ sở ở Pornainen hoạt động như một kho chứa khổng lồ, cách nhiệt cao, chứa 2.000 tấn đá xà phòng nghiền nát. Cao 13 mét và rộng 15 mét, pin hoạt động bằng cách chuyển đổi lượng điện dư thừa từ lưới điện - thường được tạo ra bởi nguồn gió hoặc mặt trời - thành nhiệt ở nhiệt độ cao. Năng lượng nhiệt này sau đó được lưu trữ trong môi trường khoáng chất trong thời gian kéo dài nhiều ngày hoặc thậm chí vài tuần. Khi nhu cầu sưởi ấm tăng lên, các bộ trao đổi nhiệt sẽ giải phóng năng lượng để làm ấm nước lưu thông qua mạng lưới sưởi ấm của khu vực địa phương. Bằng cách hoạt động như một phích nước nhiệt khổng lồ, hệ thống tách biệt hiệu quả thời gian mua điện với việc cung cấp nhiệt thực tế, cho phép chính quyền thành phố tận dụng những khoảng thời gian khi giá điện thấp và tránh chi phí cao liên quan đến sản xuất hơi nước trên lưới điện trong những giờ có nhu cầu cao điểm.

Việc chuyển đổi sang công nghệ dựa trên cát này đã làm thay đổi đáng kể nguồn năng lượng của thị trấn. Trước đây, đô thị này dựa vào việc đốt nhiên liệu hóa thạch như dầu và dăm gỗ để đáp ứng nhu cầu sưởi ấm cho khu dân cư. Theo dữ liệu do Polar Night Energy cung cấp, việc triển khai pin cát đã giảm gần 70% lượng khí thải nhà kính trong mạng lưới sưởi ấm. Hơn nữa, sự phụ thuộc vào dăm gỗ đã giảm mạnh khoảng 60%. Trong khi nhà máy điện dăm gỗ hiện tại vẫn sẵn sàng làm phương tiện dự phòng thứ cấp và phụ tải cao điểm, pin cát mới cung cấp phần lớn nhu cầu sưởi ấm mà không cần đốt cháy của thị trấn. Nhà cung cấp tiện ích địa phương Loviisan Lämpö lưu ý rằng khả năng này rất quan trọng để tối đa hóa hiệu quả, với kế hoạch cung cấp hơn 55% tổng nguồn cung cấp hệ thống sưởi của khu vực từ pin trong vài tháng đầu năm, tăng đáng kể từ khoảng 30% vào năm 2025.

Năng lượng tái tạo phải đối mặt với thách thức dai dẳng về tính không liên tục, vì việc sản xuất năng lượng gió và mặt trời không phải lúc nào cũng phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng. Giải pháp lưu trữ rất quan trọng để thu hẹp khoảng cách này. Không giống như pin lithium-ion truyền thống thường được thiết kế để phóng điện ngắn hạn trong vài giờ, pin cát chuyên dụng để lưu trữ nhiệt trong thời gian dài. Các chuyên gia, trong đó có Giáo sư Jan Rosenow từ Đại học Oxford, nhấn mạnh vẻ đẹp của công nghệ này nằm ở khả năng lưu trữ năng lượng trong thời gian dài mà không cần đến khoáng chất đất hiếm hoặc nguyên liệu thô quan trọng. Điều này làm cho nó trở thành một giải pháp thay thế hấp dẫn cho các khu vực đang tìm cách khử cacbon cho cơ sở hạ tầng sưởi ấm của họ. Dự án Pornainen đóng vai trò là một trường hợp thử nghiệm thực tế, có thể mở rộng, lớn hơn 10 lần so với phiên bản nhỏ hơn được triển khai vào năm 2022, chứng minh rằng những hệ thống như vậy có thể phục vụ các cộng đồng nhỏ một cách hiệu quả đồng thời giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng nặng carbon.

Sự thành công của việc lắp đặt Pornainen đã thu hút được sự chú ý của quốc tế, với các câu hỏi báo cáo của Polar Night Energy từ các bên liên quan trên khắp các châu lục. Sự quan tâm đặc biệt mạnh mẽ ở các khu vực hiện đang phụ thuộc vào than và dầu, nơi có nhu cầu cấp thiết phải chuyển sang các giải pháp thay thế sạch hơn. Bộ trưởng Khí hậu Phần Lan Sari Multala đã ca ngợi dự án này là một sự đổi mới đầy cảm hứng, nêu bật tiềm năng cho các lần lặp lại trong tương lai có thể bao gồm cả sản lượng điện, một sự phát triển có thể là một bước đột phá công nghệ quan trọng. Trong khi các nhà phê bình chỉ ra những hạn chế hiện tại, chẳng hạn như mật độ năng lượng tương đối thấp của pin và những thách thức trong việc chuyển đổi nhiệt trở lại thành điện một cách hiệu quả, thì động lực thúc đẩy việc lưu trữ nhiệt điện đang tăng lên. Vì các mục tiêu về khí hậu toàn cầu yêu cầu giảm nhanh việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nên khả năng lưu trữ năng lượng sạch bằng các vật liệu đơn giản, dồi dào như cát sẽ mang lại một lộ trình có thể mở rộng cho các cộng đồng trên toàn thế giới nhằm ổn định lưới năng lượng của họ.