Cleanthinking.de
Sauber in die Zukunft

Werbung

Heißer Sand für erneuerbare Fernwärme: Polar Night Energy baut einzigartigen, kommerziellen Saisonspeicher

7

Finnisches Cleantech-Startup Polar Night Energy speichert Wärme für die saisonale Nutzung in heißem Sand – erstes kommerzielles Sandspeicher Projekt in Kankaanpää gestartet.

In Finnland ist jetzt der erste kommerzielle Wärmespeicher auf Basis von heißem Sand in Betrieb gegangen. Die Technologie bietet eine große Chance, Fernwärme erneuerbar zu machen – und das nicht nur in Skandinavien, sondern auch in Deutschland. Der Wärmespeicher von Vatajankoski und Polar Night Energy hat eine Heizleistung von 100 Kilowatt und eine Kapazität von acht Megawattstunden. Die Anlage soll Wärme für das Fernwärmenetz des westfinnischen Energieversorgers Vatajankoski in der Stadt Kankaanpää liefern.

Der einzigartige Speicher, den Polar Night Energy baut, wird auf dem Kraftwerksgelände von Vatajankoski platziert und wird Wärme für das Fernwärmenetz von Vatajankoski liefern. Es ist die weltweit erste kommerzielle Lösung zur Speicherung von Strom, bei der heißer Sand im Mittelpunkt steht.

Den einzigartigen Sandspeicher bringt das finnische Cleantech-Unternehmens in einem etwa sieben Meter hohen Stahlbehälter unter, der 100 Tonnen Sand enthält. Dazu wird Sand verwendet, der die niedrigste Qualität hat, und somit keine Nutzungskonkurrenz zum Bauwesen aufweist. Die Wärme wird als heiße Luft durch die Rohre geblasen, um den Sand im Stahlbehälter zu erwärmen. Der Sand ist in der Lage, monatelang Wärme bei etwa 500–600 Grad Celsius zu speichern.  

Heute wird ein großer Teil der Heizenergie auf der Welt durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Holz erzeugt. Die Elektrifizierung des Wärmesektors ist einer der Schlüsselfaktoren auf dem Weg zur Erreichung der Klimaziele. Wärmespeicher sind ein wesentlicher Teil, der Strom- und Wärmesektor miteinander verbindet.

Polar Night Energy hat sich zum Ziel gesetzt, Wärme effizient und mit minimalem Kohlenstoff-Fußabdruck an die Endverbraucher zu liefern. Dies ist ein großer Schritt in Richtung klimaneutrale Fernwärme. Die sandbasierten Wärmespeicher des Cleantech-Startups können überall entlang eines Stromnetzes eingesetzt werden.

Als Material bietet Sand viele Vorteile: Er ist langlebig, kostengünstig, und kann in kleinem Volumen viel Wärme bei einer Temperatur von etwa 500-600 Grad Celsius speichern,.

Markku Ylönen, CTO von Polar Night Energy

Vatajankoski verwendet auch die Abwärme der eigenen Datenserver, die für die Vermietung von Hochleistungsrechenkapazitäten vorgesehen sind, zur Einspeisung. Je nach Jahreszeit muss die Temperatur der 60-Grad-Abwärme der Server auf 75-100 Grad erhöht werden, bevor sie in das Fernwärmenetz eingespeist wird.

Entscheidend für den Erfolg des Projekts ist das Wärmeübertragungssystem, das den effektiven Energietransport sicherstellen soll. Außerdem ist die Isolierung maßgeblich, um Verluste zwischen dem Groß-Wärmespeicher und er Umgebung selbst bei langer Lagerzeit über Monate so gering wie möglich zu halten.

Energiespeicherung in heißem Sand - Funktionsprinzip Sandspeicher von Polar Night Energy

Im Inneren des Sandes bauen wir unser Wärmeübertragungssystem auf, das einen effektiven Energietransport zum und vom Speicher ermöglicht. Die richtige Isolierung zwischen dem Speicher und der Umgebung sorgt für eine lange Lagerzeit, bis zu Monaten, mit minimalen Wärmeverlusten. Die Größe des Speichers ist beinahe beliebig skalierbar – bis zu Tausenden von Kubikmetern. Auch die unterirdische Platzierung ist möglich, ggf. auch die Verwendung von existierenden Kavernen.

Der eigentliche Wärmespeicher ist ein etwa 4 Meter breiter und 7 Meter hoher Stahlcontainer mit dem patentierten und automatisierten Wärmespeichersystem von Polar Night Energy im Inneren. Der komplette Stahlcontainer wurde im Herbst 2021 an die Baustelle geliefert und dort aufgestellt. Anschließend wurde er mit Sand befüllt, bevor der Anschluss an Stromnetz und Fernwärmenetz erfolgte. Dann wird er mit Sand befüllt, fertiggestellt und an das Stromnetz und das Fernwärmenetz angeschlossen.

Wie einst geplant, kann der Speicher nun für die Wärmeversorgung genutzt werden. Wenn die Energiepreise höher sind, gibt das Sandspeichersystem Wärme über das Fernwärmenetz ab. Die Wärme wird genutzt, um Häuser, Büros und das städtische Schwimmbad zu heizen.

Erfolgreiches Pilotprojekt von Polar Night Energy

Polar Night Energy hat neben dem ersten kommerziellen Projekt auch ein Testpilotprojekt (3 Megawattstunden) in Hiedanranta, Tampere. Es ist an ein lokales Fernwärmenetz angeschlossen, und versorgt bereits einige Gebäude mit Wärme. Der Pilot ermöglicht die Prüfung, Validierung und Optimierung der Wärmespeicherlösung. Im Pilotprojekt wird die Energie zum Teil von einer 100 Quadratmeter großen Solaranlage und zum Teil aus dem Stromnetz bezogen.

Dieser Beitrag entstand ursprünglich am 22. Juni 2021, wurde aber am 12. Juli 2022 aktualisiert.

% S Kommentare
  1. Michael Weber sagt

    Zwei Dinge irritieren mich hier etwas. Erstens: Wenn der Speicher eine Kapazität von 8 Megawattstunden hat und eine Leistung von 100 Kilowatt abgibt, ist er nach 80 Stunden also unter 5 Tagen leer. Das klingt für mich nicht nach Langzeitspeicherung. Selbst wenn die Spitzenleistung natürlich nicht als Dauerleistung angenommen werden kann, sollte man schon klarstellen, wie viel (z.B. Anzahl Haushalte) man denn nun damit über einen finnischen Winter bringen kann.
    Zweitens: Das Temperaturniveau auf der Einspeiseseite muss ja irgendwie auf die 500Grad angehoben werden, da reicht es nicht, einfach 100 Grad heiße Prozesswärme zuzuführen. Man wird also eine Wärmepumpe brauchen. Selbst bei idealer Effizienz ergibt das einen Carnot-Wirkungsgrad von etwa 0,5 ( von 100 Grad auf 500Grad) Die Hälfte der Energie muss also elektrisch zugefügt werden. Das kann akzeptabel sein, sollte aber erwähnt werden.

    1. Martin Jendrischik sagt

      Hallo Herr Weber,

      schade, ich hatte gehofft, die Grafik und meine Erklärungen würden das Prinzip brauchbar erklären. Anscheinend nicht.

      „Excess Energy“, also Überschussenergie wird im Sandspeicher gespeichert. Solange die nicht wieder entnommen wird, bleibt sie sicher gespeichert. Der Energieversorger nutzt Abwärme von Server-Räumen, um diese ins Fernwärmenetz einzuspeisen. Je nach Jahreszeit reicht aber die Temperatur dieser Abwärme für die Einspeisung nicht aus. Dann kommt die im Sommer gespeicherte Energie aus dem Sand zum Einsatz: Damit wird die Temperatur auf das notwendige Niveau gebracht. Es ist also ein klassischer Saisonspeicher, der die Wärmeversorgung der Region unterstützt.

      Ist es nun verständlich geworden?

      Martin Jendrischik

  2. Udo Lietzow sagt

    Hört sich gut an. Gibt es Infos, ob diese Art der Energiespeicherung auch für kleinere Bedarfe (Einfamilienhaus) geeignet ist. Wie groß müsste der Sandspeicher, und wie groß die Solaranlage sein, um im Sommer die Energie zu speichern und im Winter zu heizen?

    1. U. Anke sagt

      Hm, da müsste man mal rechnen …
      100 to = 8 MWh, also 1 to = 80 kWh dazu der Durchschnittsverbrauch eines EFM von 22.400 kWh/a:
      22.400 kWh/80 kWh/to = 280 to macht bei 1,3 to/cbm:
      280 to / 1,3 to/cbm = 215 cbm Sand
      Damit darf man sich bei ca. 33 cbm pro Container rund 6,5 also 7 dieser großen Frachtcontainer in den Garten stellen (Grundfläche jeweils ca. 7*15 qm oder übereinander ca. 19 m).
      Vorteil wäre allerdings, dass bei Ausnutzung der Front- und Dachfläche dieser Container von
      ca. 8*15 qm = 120 qm gleich die nötige Fläche für die Solartermieanlage hat, um bei einer Globaleinstrahlung von ca. 1.000 kWh/qm*a selbst noch bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 19% der Anlage übers Jahr den Sand aufzuheizen. Da ich für einen solchen Fall die Wärmeeinstrahlung im Winter für die obige Berechnung des Sandvolumens nicht berücksichtigt habe, könnten evtl. Container 6 und 7 wegfallen, was allerdings einen höheren Wirkungsgrad der Solaranlage voraussetzen würde. Wärmeverluste hab ich allerdings gleich mal außen vor gelassen – sorry – also vielleicht doch noch der eine oder andere Container mehr…
      Wenn das dann alles doch nicht ganz so funktioniert, hätte man für die Kinder und Enkel einen riesigen Buddelkasten, über den sie sich mit Sicherheit freuen – vorausgesetzt, man heizt den Sand nicht wieder auf …

  3. Joe Blue sagt

    Wärmespeicher sind sehr sinnvoll, schaut mal nach Dänemark, wie das dort gemacht wird.

  4. Max Fischer sagt

    Speicherung von Überschussstrom in Form von Wärme macht nun wirklich keinen Sinn, vor allem in Finnland mit seinen riesigen erneuerbaren Wärmequellen in Form von Wäldern. Die hochwertige Energieform Strom muss nach sinnvoller Speicherung in Form von Strom wiedergewonnen werden können. Dies besonders in Finnland mit seinem beschränkten Potential an Solar- und Windenergie. Dass aber auch das nicht für die Dekarbonisierung des Energiesektors reicht, sondern der Ausbau der Kernenergie vorangetrieben werden muss, haben in Finnland sogar die Grünen gemerkt. Das rechne ich ihnen hoch an.

    1. Martin Jendrischik sagt

      Diese Atomkraft-Gläubigkeit ist wirklich erstaunlich. Dumm nur, dass die Technologie so sündhaft teuer ist, dass selbst der Taxonomie-Unsinn nicht dazu führen wird, dass relevant zum Klimaschutz beigetragen werden kann.

      Zum Projekt: Der Beitrag wird in Kürze ein Update erhalten – es gibt nämlich zusätzliche Informationen. Da wird dann auch deutlich, wie konkret der Wärmespeicher eingesetzt wird.

Hinterlasse eine Antwort

Ihre Email-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.