Meistä / Vaikutustarinat /
Hiekka-akku viitoittaa tietä kohti hiilineutraalia lämmöntuotantoa
KPA Unicon tarjoaa jatkossa toimitustensa yhteydessä myös hiekkaan perustuvia, uusiutuvan energian lämpövarastoja. Kyseessä on suomalaisen Polar Night Energy Oy:n innovaatio, jolla voidaan korvata fossiilisia energialähteitä kaukolämmön tuotannossa.
”Meillä on pitkä historia lämmöntuotannossa ja lämpöverkoissa, joten meillä ja Polar Night Energyllä on paljon synergiaetuja. Lisäksi meillä on kova halu tukea suomalaista innovaatiota ja viedä sitä eteenpäin. Tämä hiekka-akku sopii hyvin luontevasti meidän toimituksiimme”, sanoo Ilkka Linnas KPA Uniconilta.
Solmittu yhteistyö on lisenssivalmistuspohjainen: KPA Unicon valmistaa hiekka-akkuja Polar Night Energyn lisenssillä ja tarjoaa niitä omille asiakkailleen energiantuotantolaitosten oheen. KPA Unicon myös vastaa akkujen mahdollisista huolloista omille asiakkailleen.
”Leijupetiteknologiassa on sama idea eli lämpöä säilötään hiekkaan – on siis meille tuttua asiaa”, Linnas sanoo.
Hiekka-akussa sähköenergiaa varastoidaan lämpönä hiekkaan silloin, kun olosuhteet uusiutuvan energian tuotannolle ovat otolliset. Hiekka lämpövarastona on vanha keksintö, mutta Polar Night Energyn tapa yhdistää olemassa olevaa ja uutta teknologiaa tekee energian varastoinnista taloudellisesti kannattavaa. Syitä ovat muun muassa fossiilisten polttoaineiden hinnannousu sekä uusiutuvien energiamuotojen merkittävä lisääntyminen.
”Meneillään oleva energiakriisi on korostanut, että maailmalla on tarvetta fossiilisista polttoaineista riippumattomalle lämmöntuotannolle – myös lämpimissä maissa teollisuuden tarpeisiin”, sanoo Polar Night Energyn johtava tutkija Ville Kivioja.
Kaukolämpöä, joka syntyy ilman polttamista
Hiekka-akun uutuusarvo perustuu sen kykyyn varastoida energiaa: pieneen tilaan saadaan varastoitua jopa 600–1000 asteista lämpöä. Linnaksen mukaan lämpöakut ovat hyvin tyypillisiä isommissa kaukolämpöpiireissä, mutta tähän asti lämpö on säilötty veteen joko ilmanpaineessa tai ylipaineisena.
”Vesiakussa lämpötila voi olla enimmillään 100 astetta tai muuten vesi kiehahtaa. Lisäksi vettä tarvitaan todella paljon. Paineistettuna veden lämpötila voidaan nostaa enimmillään 150 asteeseen. On olemassa myös höyryakkuja, mutta niissä kapasiteetti on pieni kokoon verrattuna.”
Hiekka-akulla voidaan tehdä myös suoraan höyryä, kun lämpötila nostetaan 650 asteeseen. Lisäksi akkua voidaan lämmittää sähköllä, jolloin akku toimii varakattilana. Varakattilana sitä voidaan käyttää esimerkiksi silloin, kun energiantuotannon kuorman muutokset ovat nopeita tai varakattilaa tarvitaan tuottamaan lämmöntuotannon huippu- ja minimitehot.
”Huiput ja minimit tehdään yleensä fossiilisilla polttoaineilla. Akulla voidaan vähentää paitsi polttamista, myös uusiutumattomien polttoaineiden käyttöä”, Linnas sanoo.
Myös teollisuudessa, missä tarvitaan kuumia lämpötiloja tai höyryä, hiekka-akulla voidaan vähentää fossiilisiin polttoaineisiin perustuvaa energiantuotantoa.
Skaalautuva energiavarasto
Hiekka-akku tarjoaa keinon jalostaa halpaa ja puhdasta sähköä lämmöksi edullisella tavalla. Myös matala-arvoinen hukkalämpö saadaan hyödynnettyä, kun se varastoidaan ja sen lämpötilaa nostetaan kaukolämpöverkkoon sopivaksi.
”Meidän oma näkemyksemme on, että polttotekniikka ei tule häviämään, mutta sen täytyy saada lisäarvoa uusien teknologioiden kautta. Esimerkiksi erilaiset lämpöpumput ja tämä hiekka-akku ovat polttotekniikalle luontainen jatkumo”, Linnas sanoo.
Akku on skaalattavissa siten, että se toimii kaikenkokoisten energiantuotantolaitosten kanssa. Hiekka-akun nimellisteho ulottuu jopa 100 megawattiin (MW) ja varastointikapasiteetti on suurimmillaan 20 gigawattituntia (GWh).
”Sijoitettaessa akku lämpölaitoksen yhteyteen se täytyy mitoittaa lämpöverkkoon sopivaksi. Sitä kautta löytää kullekin asiakkaalle sopiva ratkaisu”, kertoo Linnas.
Lämpövaraston hyötysuhde on sen koosta riippuen 80–90 prosenttia. Häviötä aiheutuu pääasiassa mahdollisista lämpövuodoista. Akku on myös lähes huoltovapaa: tietyt osat, kuten puhallin ja lämmönvaihdin, kuluvat ajan saatossa, mutta ne ovat helposti vaihdettavissa.
”Jos akun lataus tehdään sähkövastuksilla, hyötysuhde latausvaiheessa on käytännössä 100 prosenttia. Kokonaishyötysuhteen kannalta oleellista on se, kuinka pitkään lämpöä varastoidaan ja kuinka paljon lämpöä vuotaa hukkaan varastointiajan puitteissa”, Kivioja sanoo.
”Akun elinkaari on kymmeniä vuosia, ja itse hiekka akussa on ikuista: se ei kulu tai rapaudu oleellisesti eikä siinä tapahdu mitään kemiallista reaktiota lämpötilan vaihtelusta huolimatta. Hiekka-akun elinikä on enneminkin kiinni siitä, milloin laitteisto mahdollisesti vanhenee jonkun uuden teknologian rinnalla”, hän jatkaa.
Päästövähennysten mallioppilas
Kansainvälinen aloite, Mission Innovation, on arvioinut, että Polar Night Energyn hiekkapohjaisten energiavarastojen päästövähennyspotentiaali on yli 100 hiilidioksidiekvivalenttimegatonnia (Mt CO2e) vuodessa vuoden 2030 jälkeen. Tarkka vuosittainen päästösäästö on raportin mukaan 169,8 Mt CO2e.
”Näiden tavoitteiden täyttyminen on yksi iso missiomme”, toteaa Kivioja.
Tulos riittää arvioinnin toiseksi parhaaseen päästövähennysluokkaan. Yksikään innovaatio ei vielä ole päässyt korkeimpaan luokkaan. Tutustu koko raporttiin.
Mission Innovation on perustettu Pariisin ilmastokokouksessa 2015. Sen perustivat 22 valtioita ja Euroopan unioni tavoitteenaan nopeuttaa kestäviä energiainnovaatioita ja tehdä puhtaasta energiasta globaalisti edullista ja luotettavaa.
Lisätietoja
KPA Unicon
Ilkka Linnas, ilkka.linnas@kpaunicon.com , p. 040 511 4380
Polar Night Energy
Ville Kivioja, ville.kivioja@pne.fi
Näytä lisää
