Finnlands kühne Lösung für erneuerbare Intermittenz: Die weltgrößte kommerzielle Sandbatterie

Finnlands Sandbatterie geht das Problem der Intermittenz erneuerbarer Energien an

Eine kleine südliche finnische Stadt hat das eingesetzt, was Entwickler als die weltgrößte kommerzielle Sandbatterie bezeichnen, um eines der beständigsten Hindernisse in der Energiewende anzugehen: die Intermittenz. Die Industrieanlage in Pornainen speichert saubere Energie als Wärme und kann 100 Megawattstunden (MWh) thermische Energie liefern, genug, um fast einen Monat des Heizbedarfs der Stadt im Sommer und ungefähr eine Woche im Winter für ihre 5.000 Einwohner zu decken.

Mit einer Höhe von 13 Metern und einer Breite von 15 Metern enthält der Silo 2.000 metrische Tonnen zermahlenen Speckstein. Das System wurde vom Fernwärmeunternehmen Loviisan Lämpö in Auftrag gegeben und von Polar Night Energy entwickelt, das das Projekt im vergangenen Jahr im Rahmen einer Strategie startete, flexible Wärmeerzeugung einzuführen und die CO2-Emissionen des lokalen Fernwärmenetzes zu reduzieren.

Polar Night Energy schätzt, dass die Sandbatterie die Treibhausgasemissionen aus dem Wärmenetz um fast 70% reduziert und den Verbrauch von Hackschnitzeln um etwa 60% verringert hat. Eine bestehende Hackschnitzelanlage bleibt als Backup und für Spitzenlasten verfügbar.

Tommi Eronen, CEO von Polar Night Energy, sagte gegenüber CNBC, dass Pornainen zuvor für die Heizung auf Öl und Hackschnitzel angewiesen war. Die Sandbatterie liefert nun für den Großteil des Jahres verbrennungsfreie Heizung. "Wir bewegen uns von einer Welt, in der große Kraftwerke die Energieproduktion übernommen haben, hin zu einer, in der Solar und Wind die Energie produzieren, und dann brauchen wir eine massive Menge an Speicher", sagte Eronen. Er fügte hinzu, dass Sandbatterien die Abhängigkeit von Seltenen Erden und anderen kritischen Materialien vermeiden, die für viele chemische Batterien, einschließlich Lithium-Ionen-Systemen, erforderlich sind.

Wie die Technologie funktioniert und ihr Potenzial

Die Sandbatterie funktioniert wie eine riesige Thermoskanne. Wenn Wind- oder Solarerzeugung reichlich vorhanden ist und Strom günstig ist, erhöhen elektrische Heizungen die Temperatur des Sands auf sehr hohe Werte. Der Silo ist stark isoliert, um die Wärme über Tage oder Wochen zu halten. Wenn Wärme benötigt wird, wird die gespeicherte Energie über Wärmetauscher abgegeben, um Dampf oder heißes Wasser für das Fernwärmenetz zu erzeugen.

Annette Höglund-Dönnes, Chief Commercial Officer von Polar Night Energy, beschrieb den Prozess als analog dazu, ein Telefon über Nacht aufzuladen, wenn die Strompreise niedriger sind, und diese Ladung tagsüber zu verwenden. Der entscheidende kommerzielle Vorteil ist die Zeitverschiebung zwischen Laden und Entladen: Betreiber können laden, wenn die Spotpreise niedrig sind, und die Wärme nutzen, wenn die Netzpreise hoch sind.

Die Anlage in Pornainen ist etwa zehnmal größer als ein früherer finnischer Pilot, der 2022 gestartet wurde, und demonstriert die Skalierbarkeit der Technologie für regionale Wärmespeicherung. Das Unternehmen sagt, Teams von jedem Kontinent hätten sie wegen einer Replikation kontaktiert, insbesondere Gemeinschaften, die weiterhin von Kohle, Öl oder anderen fossilen Brennstoffen abhängig sind.

Experten sehen Sandbatterien als ein vielversprechendes Werkzeug für Langzeitspeicherung von Wärme. Jan Rosenow, Professor für Energie- und Klimapolitik an der Universität Oxford, hob hervor, dass elektrothermische Systeme keine Seltenen Erden benötigen und Energie für Tage oder potenziell Wochen speichern könnenweit länger als typische Lithium-Ionen-Batterien, die für zwei- bis vierstündige Laufzeiten optimiert sind.

Dennoch haben Sandbatterien Einschränkungen. Kritiker verweisen auf Ineffizienzen bei der Rückumwandlung von Wärme in Elektrizität und auf relativ geringe Energiedichte im Vergleich zu chemischen Batterien. Diese Beschränkungen machen Sandbatterien besonders geeignet für regionale Wärmeapplikationen statt für kompakte, leistungsstarke elektrische Speicherung.

Der CEO von Loviisan Lämpö, Mikko Paajanen, sagte, die Sandbatterie erlaube dem Unternehmen, die Strombeschaffung von der Fernwärmeproduktion zu trennen. Mit einer vollen Ladung kann das System den Wochenbedarf im Winter und bis zu einen Monatsbedarf im Sommer decken, was eine bessere Nutzung niedriger Spotpreise ermöglicht. Das Unternehmen plante, in den ersten Monaten dieses Jahres ungefähr 55%60% der Fernwärme der Gemeinde aus der Sandbatterie zu produzieren, gegenüber etwa 30% im Jahr 2025.

Finnlands Klimaministerin Sari Multala nannte das Projekt ein sehr inspirierendes Beispiel für Innovation bei Energiespeicherung und bemerkte, dass Entwickler Wege erkunden, in Zukunft Strom aus solchen Systemen zurückzugewinnen, was eine potenziell bahnbrechende Verbesserung wäre.

Während Länder daran arbeiten, die Treibhausgasemissionen aus der Verbrennung von Kohle, Öl und Gasden Haupttreibern des Klimawandelszu verringern, werden Langzeitspeicherlösungen eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung der Wärmeerzeugung und der Stabilisierung von Netzen spielen, die von variabler erneuerbarer Energie dominiert werden. Die Sandbatterie in Pornainen unterstreicht einen pragmatischen, materialarmen Ansatz für diese Herausforderung, insbesondere für Fernwärmesysteme in kalten Klimazonen. Ob das Modell über regionale Wärmenetze hinaus skaliert und die Ineffizienzen bei der Umwandlung in Elektrizität adressiert, wird bestimmen, wie zentral Sandbatterien bei der breiteren Einführung sauberer Energiesysteme werden.