Utilitzar la sorra per emmagatzemar energia eòlica i solar, a l’estiu, en forma de calor, i alliberar-la a l’hivern per escalfar les llars. Tal és la proposta d’un equip d’enginyers finlandesos.
Polar Night Energy
El proper hivern pot ser difícil per a molts països europeus, per exemple aquells que depenen fortament del gas natural rus. Es revela la urgència que el continent acceleri la seva transició energètica, i en aquest sentit hi poden ajudar projectes com el de la companyia finlandesa Polar Night Energy (PNE), que pretén fer front a la intermitència de les energies renovables sense haver de recórrer a grans bateries (com ara de liti), costoses de produir.
La companyia creu haver trobat una solució low tech, i de baix cost, per a l’emmagatzemament dels excedents energètics provinents de fonts renovables: una bateria estacional a base de sorra.
PNE va completar el proppassat mes de juliol la seva primera instal·lació, a la localitat finlandesa de Kankaanpää, per a la companyia energètica Vatajankoski. La instal·lació podria començar a operar a ple rendiment aquest mateix any.
La capacitat de la bateria és de 8 MWh, i la potència nominal d’escalfament és de 100 kW.
El seu element principal és una sitja d’uns 4 m d’amplada i uns 7 m d’alçada, que conté unes 100 t de de sorra comuna, de la que s’empra en construcció. Dins la sorra hi ha incorporat el sistema bidireccional de transferència de calor.
Amb excedent de producció elèctrica de fonts renovables com ara solar o eòlica, la sorra de la instal·lació de Kankaanpää pot escalfar-se fins als 500°C, i és capaç de conservar aquesta calor durant mesos, gràcies a l’eficiència dels elements d’aïllament que permeten que les pèrdues de calor siguin mínimes.
Val a dir, el rendiment és encara discret, i per aquesta raó l’energia acumulada no es transforma en electricitat quan hi ha pics de demanda. Però com s’ha apuntat, la calor emmagatzemada sí que és apta per ser transferida a l’aigua dels sistemes de calefacció de llars i oficines, i àdhuc de la piscina local de Kankaanpää.
Segons la companyia, la sitja de sorra no empra cap mena de material perillós, és segura en la seva operació i necessita poc manteniment. A més, el sistema pot funcionar durant dècades, assegura també PNE.
Respecte del cost, l’empresa diu que se situa per sota dels 10 € per kWh de capacitat d’emmagatzemament.
I pel que fa a les emissions carbòniques associades al sistema PNE, són les provinents dels materials i de les fases de construcció de la sitja, relativament petites. Les emissions resultants de la calor produïda provindran majoritàriament de la font d’electricitat que s’empri per generar-la. D’aquesta manera, la calor distribuïda per la sitja serà carbònicament tan neutra com ho hagi estat el seu origen.
L’empresa s’ha fixat com a proper objectiu la construcció d’una bateria de dimensions molt més grans i que permeti l’assoliment de temperatures internes de fins a 1.000°C, amb una capacitat de 20 GWh i una potència nominal de 100 MW.
Segons PNE, a més de les diferents grandàries que pot adoptar el sistema, amb emmagatzematges que oscil·len entre les desenes i els milers de metres cúbics, la sitja es pot ubicar també sota terra, amb una ocupació mínima en superfície.
Com fa notar la companyia, a més dels materials i la infraestructura necessaris per a l’emmagatzematge de la calor també té importància en el conjunt del sistema el programari utilitzat per optimitzar-ne el rendiment: en aquest aspecte, PNE se serveix del programari de simulació d’elements finits Multiphysics de COMSOL, convenientment proveït amb dades reals d’entrada i sortida.
De fet, asseguren els enginyers de la companyia, allò realment complex del procés és el que passa a l’ordinador: cal saber com es desplaça la calor per dins el material d’emmagatzemament, a fi de determinar en cada moment quanta n’hi ha de disponible i a quin ritme se’n pot dur a terme la càrrega o la descàrrega.
Vista de la instal·lació de PNE a Kankaanpää. Els cicles de càrrega són de dues setmanes, i es calcula que el rang d’emmagatzematge òptim s’assolirà quan les càrregues i descàrregues completes superin les vint anuals, sense excedir-ne però les dues-centes (© Polar Night Energy Oy)
Autors
Redactat per: Alfonso Martínez Jaume
Per saber-ne més: Polar Night Energy, Polar Night Energy [vídeo]
