Батареи с песком: Кварцевая батарея — кварцевые обогреватели ТеплЭко

Обогреватели с кварцевым песком

В России вопрос отопления и использования отопительных приборов в жилых помещениях очень актуален. Нередко в квартирах центральная система отопления просто не справляется с холодами, и людям приходится приобретать дополнительные приборы для поддержания тепла. В загородных же домах центральное отопление отсутствует вовсе, поэтому у потребителей возникает вопрос, какое оборудование лучше и безопаснее использовать в помещении для создания комфортной температуры. Сегодня рынок предлагает широкий выбор обогревателей и электроконвекторов, и самые малоизвестные, пожалуй, кварцевые обогреватели, которые совсем недавно поступили в продажу.

Кварцевые обогреватели

Характеристики и виды кварцевых обогревателей

Кварцевые обогреватели можно поделить на 3 типа – монолитные, инфракрасные и электрические конвекторы.

Монолитные представляют собой цельную плиту, в состав которой входит кварцевый песок. В инфракрасных кварц присутствует в составе стеклянной колбы, в которую встроен нагревательный элемент, поэтому такой обогреватель также можно назвать песочным. У

электрических конвекторов кварцевый песок находится в стержне ТЭНа.

Сразу хотелось бы отметить, что название «кварцевый обогреватель» может носить любой обогреватель, независимо от его принципа действия, имеющий в своем составе кварцевый песок.

Монолитные обогреватели

В монолитных моделях нагревательным элементом является нихромовая нить, находящаяся в изоляционной оболочке. Нить нагревается до 95 °C, происходит постепенный прогрев поверхности прибора.  В то же время происходит следующий процесс  – холодные воздушные массы из комнаты поступают в обогреватель и, нагреваясь, выходят из него сверху через специальные отверстия. За счет этого и повышается температура воздуха в помещении.

Монолитный обогреватель, нихромовая нить, кварцевый обогреватель со встроенным терморегулятором

Большинство моделей обогревателей с песком поставляются без терморегулятора. Это означает, что самостоятельно установить температуру на приборе не получится, обогреватель будет постоянно, после достижения максимальной температуры, поддерживать ее, поэтому если в помещении станет жарко, придется отключать прибор от электросети. Некоторые производители предусматривают возможность самостоятельной установки терморегулятора. Для этого необходимо дополнительно купить требуемый прибор в специализированном магазине.

Принцип работы монолитного кварцевого обогревателя

Обогреватель с песком можно использовать как прибор дополнительного обогрева, так и в качестве основной отопительной системы. Для этого нужно будет приобрести сразу несколько обогревателей с учетом площади помещения и мощности прибора.

Отличительные особенности монолитных обогревателей:

• Большой вес в сравнении с другими бытовыми обогревателями, продающимися в России – он составляет 10 кг.
• Все модели имеют один стандартный размер – 61*35*2,5 см.
• Благодаря большим размерам и материалу, из которого изготовлен песочный обогреватель, процесс нагревания, а, следовательно, и прогрева помещения происходит сравнительно медленно – порядка 20 минут на комнату до 10 м2.
• Нагрев прибора происходит до температуры 90-95 °C.
• Песочный прибор не сушит воздух, пыль на поверхности не сгорает.

Инфракрасные обогреватели с кварцевой колбой

Принцип работы таких приборов отличается от монолитных моделей. В данном случае вольфрамовая нагревательная нить помещена в колбу из стекла, в составе которого присутствует кварцевый песок. В самой колбе искусственно создается вакуум, то есть в ней отсутствует воздух. За счет чего при накаливании вольфрамовой нити не происходит «сжигания кислорода», так как она не соприкасается с воздухом.

Принцип работы инфракрасного обогревателя

Сама стеклянная трубка нагревается до 600-700 °C, что представляет собой опасность возникновения локальных возгораний. Еще один недостаток – монтаж инфракрасных трубчатых обогревателей возможен только под потолком, только в этом случае тепло будет распределяться равномерно.

Также возможна установка прибора на пол, однако в данном случае придется оснастить его вращательным элементом, который будет крутить прибор вокруг своей оси, иначе нагрев помещения будет неравномерным.

Напольные инфракрасные обогреватели

Сами трубки очень недолговечны, на их работу влияют перепады внешних температур, влага. Средний ресурс работы составляет не более двух лет.

Если бытовая пыль или мусор попадут на поверхность стеклянной колбы, то по помещению распространится неприятный запах гари.

Электроконвекторы NOBO

На сегодняшний день можно найти прекрасную замену классическим кварцевым обогревателям – электрические конвекторы NOBO. Песок кварца находится в алюминиевой трубке, имеющей оребрение. Эти два элемента составляют единое целое ТЭНа обогревателя. Непосредственно в песок помещена вольфрамовая нить накаливания. Благодаря свойствам кварца нить не может накаливаться до очень высоких температур, поэтому прибор работает при сравнительно низкой температуре нагревательного элемента. Также за счет использования песка сама нить никак не соприкасается с воздухом, а, следовательно, и не «сжигает кислород». Электроконвекторы NOBO подойдут как для квартиры, так и для частного загородного дома. В отличие от кварцевых приборов, они абсолютно безвредны.

Электроконвекторы NOBO

Экономичность электрических конвекторов обуславливается максимально точным поддержанием температурного режима – до 0,4 °C. Нужную температуру можно устанавливать как на встроенном терморегуляторе, который входит в комплект к обогревателю, так и дистанционно, если модель снабжена такой функцией.

Для удаленного управления электрическими конвекторами нужно просто установить специальное приложение. Для обогрева помещений большой площади или сразу нескольких помещений можно объединить все приборы в единую цепь и задать им программу отопления.

Еще один плюс конвекторов NOBO – об их поверхность невозможно обжечься, поэтому их можно устанавливать даже в детских комнатах. Также электроконвекторы не боятся влаги, так как соответствуют классу защиты IP 24, что позволяет размещать их в ванных комнатах.

Дизайн конвекторов максимально прост и лаконичен, они подойдут для помещения в любом стиле.

Плюсы и минусы песочных обогревателей

Как и у практически любого типа обогревателей у кварцевых моделей есть свои положительные и отрицательные стороны.

Плюсы

• Экономичность – монолитные нагревательные приборы долго нагревают помещение, но также долго и остывают после отключения от электросети. За 2 минуты обогреватель снизит нагрев только на 1°C, а температура нагрева у прибора – 95-98 °C. 
• Стильный внешний вид – многие производители добавляют специальные наполнители в состав плиты, чтобы она поменяла цвет, на фронтальной поверхности также может присутствовать различный орнамент.
• КПД – 99%.
• Простота использования – для работы обогревателя потребуется только его подключение к электросети.
• Простота монтажа – обогреватель может устанавливаться стационарно на пол или крепиться к стене на подвесных кронштейнах. Все это можно сделать самостоятельно, не вызывая монтажников.
• Бесшумная работа.
• Невысокая стоимость.

Минусы

Минусы у кварцевых монолитных обогревателей достаточно серьезны, поэтому перед покупкой необходимо взвесить все за и против.

• Высокий риск получения ожогов – так как температура нагрева поверхности монолитного кварцевого обогревателя составляет 95 °C, то вероятность получения ожога при соприкосновении очень высока. Поэтому крайне не рекомендуется устанавливать такие приборы в помещениях, где есть дети или домашние животные.
• Медленный прогрев помещения – от 20 минут.
• Нет встроенного терморегулятора – это очень серьезный минус, так как установить и поддерживать комфортную для человека температуру в данном случае не представляется возможным. Это можно делать только путем постоянного включения/отключения прибора. Или же необходимо приобрести за дополнительную плату терморегулятор и разбираться в инструкции к его установке и настройке.
• Прибором нельзя управлять дистанционно.
• Хрупкость прибора – при ударе или любом незначительном механическом воздействии плита может треснуть, и прибор придет в негодность. Вес – большой вес обогревателя (10 кг) не позволяет с легкостью перемещать его из одного помещения в другое.
• Вред здоровью людей и животных – находясь под длительным воздействием инфракрасных лучей можно нанести непоправимый вред здоровью, поэтому длительное использование монолитных кварцевых обогревателей в жилых помещениях не рекомендуется.

Как выбрать песочный отопительный прибор

Как и любой другой обогреватель, кварцевые модели необходимо подбирать с учетом нескольких основных моментов:

• Площадь помещения – в зависимости от площади отапливаемого помещения нужно выбирать прибор, подходящий по мощности, например, для комнаты в 10 м2 подойдет обогреватель мощностью 0,5 кВт.
• Состояние помещения – необходимо знать, утеплены ли стены, есть ли сквозняки в помещении, сколько окон в комнате, сколько приборов, излучающих тепло.
• Дизайн – не на последнем месте стоит вопрос дизайна изделия. Важно, чтобы отопительный прибор либо не выбивался из общего стиля комнаты, либо был максимально незаметен.

Эксплуатация

Правильная эксплуатация любого прибора – залог его длительной и бесперебойной работы. Все советы по правилам использования обогревателя всегда прописаны в инструкции, но все же можно выделить общий список действий по правильному обращению с кварцевыми обогревателями.

1. Так как монолитные обогреватели достаточно хрупкие необходимо бережно обращаться с оборудованием при установке, переносе и эксплуатации, избегать сильных механических воздействий.
2. Необходимо проверять целостность шнура перед подключением прибора в сеть.
3. Запрещено сушить вещи непосредственно на поверхности обогревателя, иначе это приведет к локальному возгоранию и пожару.
4. При установке кварцевого обогревателя в доме, где есть маленькие дети и животные, необходимо приобретать защитный экран.
5. Для поддержания обогревателя в чистоте можно изредка протирать его поверхность, но только когда прибор отключен от сети.

Широкий модельный ряд позволит подобрать необходимую модель, исходя из бюджета и пожеланий покупателя. 

Все за и против, принцип работы, характеристики

Обновлено: 19 июля 2022.

Прогресс не стоит на месте и не так давно новый вид отопительных приборов – кварцевые батареи отопления. Несмотря на новизну, они прочно заняли свое место на рынке и приобрели популярность.

Кварцевые радиаторы работают по принципу обычных электронагревателей, но имеют ряд отличительных черт. О них и пойдет речь в этой статье.

Принцип работы кварцевой батареи и строение

Батареи с кварцевым песком состоят из трех основных элементов:

• Декоративного покрытия;
• Корпуса;
• Наполнителя;
• Нагревательного элемента.

Их внешний вид и дизайн весьма разнообразен (см. фотогалерею), подобрать модель можно под любой интерьер. Размеры также варьируются в больших пределах.

Внутри корпуса расположен нагревательный элемент – спиральный нагреватель из нихрома (сплава никеля и хрома). Пространство между ним и оболочкой заполнено мелким песком из кварца.

Благодаря своим характеристикам, песок прогревается до рабочей температуры в течении 15-20 минут, в зависимости от размеров модели и мощности. Затем электрическая кварцевая батарея начинает работать в нормальном режиме. После отключения питания, она очень медленно остывает.

За счет того, что между частичками песка находится воздух, обеспечивается равномерный прогрев по всей площади нагревателя. За счет отсутствия каких-либо перьев и отсекателей воздуха, присущих обычным радиатором, обогрев производится в основном за счет инфракрасного излучения. Поэтому кварцевые обогреватели позволяют получить мягкое тепло и не пересушивают воздух.

Монтаж, эксплуатация, характеристики

Максимальная рабочая температура нагревательного элемента позволяет нагреть кварцевую электрическую батарею до температуры не более 95 градусов. Уровень потребления электроэнергии стандартной модели составляет 0,5 кВт. Этого достаточно, чтобы обогреть 10-20 кв. м. помещения (в зависимости от уровня утепления).

Монтаж обогревателя прост – он крепится на стену с помощью специальных кронштейнов, которые продаются в комплекте. Небольшой вес позволяет устанавливать его на деревянных, кирпичных и бетонных стенах, обшитых вагонкой и даже гипсокартоном перегородках.

Благодаря своим характеристикам кварцевые батареи идеально подходят для отопления для частного дома. В квартире с центральным отоплением их можно использовать в качестве дополнительного источника тепла.

Большинство моделей оборудованы встроенным регулятором температуры. Некоторые позволяют задать температуру нагрева самого обогревателя, более продвинутые — поддерживать заданную температуру в комнате.

Характеристики кварцевых электрообогревателей

Потребляемая мощность	0,4-0,5 кВт
Тепловая мощность	0,4-0,5 кВт
КПД	99%
Масса	10-15 кг
Средние размеры (ш/в/г)	60/35/2,5 см
Скорость нагрева	4 °С в минуту
Скорость остывания	1 °С каждые 1-2 минуты
Максимальная температура поверхности	98 °С
Срок службы	15-25 лет

14 плюсов и минусов радиаторов с кварцевым песком

Плюсы

• Низкая стоимость;
• Простота установки;
• Пожаробезопасность;
• Не пересушивает воздух;
• Долгий срок службы;
• Выбор температурного режима;
• Эстетичный дизайн.

Минусы

• Высокая температура рабочей поверхности;
• Электроэнергия дороже газа и твердого топлива;
• Боятся удара и деформации;
• При попадании воды поверхность трескается;
• Дополнительная нагрузка на электросети;
• Чувствительны к перепадам напряжения;
• При долгом использовании цвет стены за обогревателем меняется.

Дешевые варианты кварцевых батарей отопления

Отдельно стоит сказать о бюджетных вариантах радиаторов с кварцевым песком. Их можно распознать по внешнему виду – декоративное покрытие не отличается качеством, краска на тыльной стороне облущивается, рамка по периметру сделана с зазорами.

Такие кварцевые батареи отопления часто не доукомплектовываются – в них может не хватать штепселя для подключения в сеть, кронштейнов, подставки. Нихромовая нить со временем перегорает, из-за чего срок службы не более 5 лет. Возможны пробои электричества, могут стать причиной короткого замыкания.

Несмотря на то что это новая технология, кварцевые радиаторы набирают популярность. Их нельзя назвать экономными или энергосберегающими, но такие отопительные приборы имеют право на жизнь. Надеемся что публикация была вам полезной. Не забудьте поделиться ей со своими друзьями!

Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, где вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.

Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов. Ваша прибыль в одном клике!

Что такое песочная батарея? — Энергия полярной ночи

Какова структура вашего теплоаккумулятора?

Представляет собой изолированный силос со стальным корпусом, заполненным песком и теплообменными трубами. Кроме того, требуется оборудование за пределами хранилища, такое как компоненты автоматизации, клапаны, вентилятор и теплообменник или парогенератор.

Как вы нагреваете песок?

С электричеством из сети или местного производства, в обоих случаях из изменчивых источников, таких как ветер и солнце. Мы заряжаем его, когда доступна чистая и дешевая электроэнергия. Электрическая энергия передается в аккумулирующее тепло по воздушной трубе с замкнутым контуром. Воздух нагревается с помощью электрических резисторов и циркулирует в трубопроводе теплопередачи.

Насколько горячий песок?

Максимальная температура в теплоаккумуляторе Канкаанпяя составляет около 600 градусов Цельсия. Однако температура может быть даже выше в зависимости от потребностей клиента. На практике максимальная температура песчаного теплоаккумулятора ограничивается не свойствами аккумулирующей среды, а теплостойкостью материалов, используемых при строительстве и управлении накопителем.

Как получить тепло из теплоаккумулятора?

Теплоаккумулятор разгружается продувкой труб холодным воздухом. Он нагревается при прохождении через хранилище и может использоваться, например, для преобразования воды в технологический пар или для нагрева воды для централизованного теплоснабжения в теплообменнике воздух-вода.

Почему вы используете песок?

Многие твердые материалы, такие как песок, можно нагревать до температур, значительно превышающих точку кипения воды. Аккумуляторы тепла на основе песка могут хранить в несколько раз больше энергии, чем в резервуаре с водой аналогичного размера; это благодаря большому диапазону температур, допускаемому песком. Таким образом, он экономит место и позволяет универсально использовать его во многих промышленных приложениях.

Какой песок вы используете?

Аккумулятор тепла не очень чувствителен к размеру песка. Мы предпочитаем недорогие материалы высокой плотности, которые не являются дефицитными. Нашим теплоаккумулятором может быть чужая грязь. Мы предпочитаем использовать материалы, которые не подходят для строительной отрасли.

Имеет ли значение размер песка?

Немного, мы предпочитаем использовать те размеры зерна, которые не подходят для строительной отрасли.

Как изолируется теплоаккумулятор?

Аккумулятор изготовлен из стали и изолирован стандартными термостойкими изоляционными материалами. Изоляция находится вокруг теплоаккумулятора между внешним стальным слоем и внутренним.

Как долго песок остается горячим зимой?

При необходимости он может оставаться горячим в течение нескольких месяцев, но фактический вариант использования накопителя тепла в Канкаанпяя заключается в его зарядке примерно за 2-недельные циклы. Аккумулятор тепла имеет наилучший диапазон использования, когда он заряжается и разряжается от 20 до 200 раз в год, в зависимости от применения.

Может ли он накапливать электричество?

Не как таковой, так как хранит энергию в виде тепла. Тепло может быть преобразовано обратно в электричество с помощью турбин, таких как ORC-турбина или паровая турбина. Это требует дополнительных инвестиций в турбинную технологию, а преобразование в электроэнергию сопряжено с неотъемлемыми потерями, что усложняет экономическую сторону.

Это новая технология?

Ну и да и нет. Идея нагревания песка для хранения энергии не нова. Наш способ делать вещи и коммерциализировать их в крупномасштабных приложениях.

Могу ли я купить у вас теплоаккумулятор для своего дома?

Нет. У нас пока нет товаров для индивидуальных домов.

Кто ваши клиенты?

Мы обслуживаем широкий спектр различных предприятий и отраслей. Например, энергетические компании, операторы жилых и коммерческих зданий, продукты питания и напитки, текстиль и одежда, химия и фармацевтика, производство металлов, целлюлозно-бумажная промышленность и другие отрасли.

Как наша компания может начать проект по аккумулированию тепла с помощью Polar Night Energy?

Пожалуйста, свяжитесь с нашим менеджером по продажам продукции Матти Ульвиненом: отправьте электронное письмо по адресу [email protected] или позвоните по телефону +358 40 838 5767. вирусный. Из-за большого количества запросов и сообщений время ответа может быть очень долгим. Благодарим вас за терпение. Спасибо!)

Как песочная батарея может преобразовать чистую энергию

Загрузка

Планета Будущего | Возобновляемая энергия

(Изображение предоставлено: Polar Night Energy)

Автор: Эрика Бенке, 4 ноября 2022 г.

Новый способ хранения возобновляемой энергии обеспечивает чистое тепло в течение долгих скандинавских ночей.

A

В конце извилистой, усаженной деревьями проселочной дороги в западной Финляндии четыре молодых инженера считают, что у них есть возможный ответ на одну из самых больших проблем зеленой энергетики.

Задача состоит в том, чтобы обеспечить круглогодичное устойчивое электроснабжение от возобновляемых источников энергии при смене сезонов и переменных погодных условиях. Ответ, расположенный на электростанции Ватаянкоски, в 270 км (168 миль) к северо-западу от столицы Финляндии Хельсинки, удивительно прост, обилен и дешев: песок.

На электростанции Ватаянкоски находится первая в мире промышленная песчаная батарея. Полностью заключенная в стальной контейнер высотой 7 м (23 фута), батарея состоит из 100 тонн низкосортного строительного песка, двух труб централизованного теплоснабжения и вентилятора. Песок становится батареей после того, как он нагревается до 600°C с помощью электроэнергии, вырабатываемой ветряными турбинами и солнечными панелями в Финляндии, привезенными владельцами электростанции Ватаянкоски.

Возобновляемая энергия приводит в действие нагреватель сопротивления, который нагревает воздух внутри песка. Внутри батареи этот горячий воздух вентилятором циркулирует вокруг песка через теплообменные трубы.

Песок окружен толстой изоляцией, поддерживающей температуру внутри батареи на уровне 600°C (1112F), даже когда снаружи мороз. «Мы не хотим терять тепло; средняя зимняя температура в Канканпяя ниже 0°C (32F)», — говорит Вилле Кивиоя, ведущий научный сотрудник Polar Night Energy, который следит за работой батареи в режиме онлайн.

При полной зарядке аккумулятор сохраняет 8 МВтч тепловой энергии. Когда потребность в энергии возрастает, батарея разряжает около 200 кВт мощности через теплообменные трубы: этого достаточно, чтобы обеспечить отопление и горячее водоснабжение около 100 домов и общественного бассейна в Канкаанпяя, дополняя электроэнергию из сети. Аккумулятор заряжается ночью, когда цены на электроэнергию ниже.

Эта система не требует особого обслуживания, говорит Кивиойя. Компания использует дешевый некачественный песок, отвергнутый строителями, вместо высококачественного речного песка, который в огромных количествах используется для строительства, что приводит к глобальному дефициту.

«Трубы [теплообмена] и песок не изнашиваются. Вентилятор является единственной движущейся частью, и при необходимости его легко заменить», — говорит Кивиоя.

Песок — очень эффективная среда для сохранения тепла в течение длительного периода времени, сохраняя энергию в течение нескольких месяцев. Есть и другие преимущества. «Песок имеет очень долгий срок службы: он может нагреваться и остывать сколько угодно раз», — говорит Кивиоя. «Через некоторое время он станет более плотным, поэтому потребуется меньше места. В этот момент мы можем добавить больше песка».

Песчаная батарея, разработанная Томми Эроненом (справа) и Вилле Кивиоя (слева), обеспечивает теплом около 100 домов и бассейн в Канкаанпяя (Фото: Polar Night Energy)

Четыре молодых финских инженера, которые изобрели эту песчаную батарею вернуться далеко. Томми Эронен, Маркку Юленен, Лииса Наскали и Вилле Кивиоя в детстве были связаны общей страстью к легкой атлетике. Спринтер, велосипедист, тройной прыгун и метатель диска состояли в одном клубе в Тампере на юге Финляндии, подбадривая друг друга на соревнованиях по легкой атлетике в подростковом возрасте.

Когда им исполнилось двадцать, их интересы переключились со спорта на науку. Более короткие и теплые зимы на юге Финляндии породили общую мотивацию для борьбы с изменением климата.

«Количество дней ледяного покрова на Нясиярви, озере, где мы катались на коньках в детстве, за последние несколько лет резко сократилось. Изменение климата происходит на наших глазах», — говорит Эронен.

Вам также могут понравиться:

• Батареи, работающие от силы тяжести
• Что, если бы у нас была безграничная зеленая энергия
• Устойчивые города из глины

В 2016 году, проводя исследования для получения степени магистра технических наук, Эронен изучал системы хранения на водной основе для возобновляемых источников энергии. Но, читая статью о традиционных финских каминах, сделанных из камня и песка, Эронен озарился.

«Я задумался: может ли твердый материал, а не вода, больше подходить для хранения солнечной и ветровой энергии?» — говорит Эронен.

Поиск стабильных поставок

Производство ветровой и солнечной энергии зависит от погоды и времени года и поэтому изменчиво. Это означает, что производство энергии не всегда соответствует спросу на энергию.

Это делает отсутствие дешевых, жизнеспособных и устойчивых технологий хранения одним из самых больших препятствий на пути перехода мира от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии.

«Хранение возобновляемых источников энергии является одной из самых важных задач, которые мы должны решить, чтобы достичь цели по полному нулевому выбросу CO2 к 2050 году, что, по мнению Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (IPCC), имеет решающее значение для ограничения глобального потепления до 1,5. C», — говорит Юлонг Дин, директор Бирмингемского центра хранения энергии в Великобритании.

Вместе с Юленен он начал разработку прототипа песчаной батареи. Успешно протестировав экспериментальную батарею в саду деда Эронена недалеко от Тампере, пара наняла своих друзей детства из спортивного клуба для запуска Polar Night Energy. В июле они установили первую коммерческую песчаную батарею на электростанции Ватаянкоски в Канкаанпяя.

Хранение экологически чистой энергии

Эта инновация вызвала бурю эмоций во всем мире. «Мой телефон постоянно звонит, и у меня тысячи непрочитанных электронных писем», — говорит Эронен.

Небольшое коммерческое применение новой системы накопления энергии редко становится горячей темой, но песочная батарея привлекла внимание своим потенциалом выравнивания энергоснабжения от возобновляемых источников (см. вставку Поиск стабильного источника питания ).

Жизнеспособное хранение солнечной и ветровой энергии особенно важно для скандинавских стран, которые имеют долгие часы темноты и повышенную потребность в тепле зимой, но больше часов солнечного света летом.

После войны на Украине Финляндия призывает ЕС увеличить производство возобновляемой энергии. «Единственный выход из энергетического кризиса — вкладывать значительные средства в производство возобновляемой и экологически чистой энергии», — заявила в сентябре премьер-министр Финляндии Санна Марин.

Изобретатели песчаной батареи надеются, что именно здесь найдется их решение.

«Моей первой мыслью было: «Почему я до этого не додумалась?», — смеется Ева Понграч, вице-руководитель отдела водоснабжения, энергетики и охраны окружающей среды. исследовательское подразделение Университета Оулу на севере Финляндии. «Такая простая, свежая и инновационная идея. Может ли это быть решением для непрерывного снабжения зеленой энергией? Я не думаю, что будет один единственный ответ, но это часть решения».

Отсутствие дешевых, жизнеспособных и устойчивых технологий хранения — одно из самых больших препятствий на пути перехода мира на возобновляемые источники энергии. , в частности его электрохимический аналог: литий-ионные аккумуляторы?

Одна большая проблема с литий-ионными батареями, которые мы используем для питания наших ноутбуков, телефонов и электромобилей, заключается в том, что они постоянно разлагаются, даже когда не используются, говорит Понграч. «В песчаных батареях нет химической реакции, поэтому они не подвергаются аналогичному процессу старения», — говорит Понграч.

Литиевые батареи не подходят для крупномасштабных систем хранения, говорит Юлонг Дин, директор Бирмингемского центра хранения энергии в Великобритании, добавляя, что они также легко воспламеняются.

Еще есть экологические проблемы. «Литий оказывает гораздо большее воздействие на окружающую среду, чем песок», — говорит Понграц. На каждую произведенную тонну рафинированного лития выбрасывается от трех до девяти тонн CO2, в зависимости от способа его извлечения.

Но команда Polar Night Energy столкнулась с серьезными проблемами: смогут ли они масштабировать свою технологию, чтобы действительно что-то изменить, и смогут ли они использовать ее для выработки значительного количества электроэнергии в дополнение к теплу?

Ограничения, конечно, есть, отмечают специалисты. «Песчаная батарея хранит в 5–10 раз меньше энергии [на единицу объема], чем традиционные химические батареи», — говорит Дэн Гладвин из отдела электронной и электротехники Шеффилдского университета в Великобритании.

Команда Polar Night Energy признает это, но утверждает, что песочная батарея является гораздо более экономичным решением. Команда подсчитала, что их батарея в восемь-десять раз дешевле, чем литиевая батарея, которая хранит такое же количество энергии. По словам Эронена, выработка 8 МВтч энергии с использованием песчаной батареи Канкаанпяя стоит около 200 000 долларов (174 000 фунтов стерлингов). По его словам, литий-ионная батарея, хранящая 8 МВтч энергии, будет стоить не менее 1 600 000 долларов (1 391 000 фунтов стерлингов).

Аккумулирование возобновляемой энергии особенно важно для скандинавских стран, которым требуется много отопления зимой и много солнечного света летом (Фото: Alamy)

Глэдвин говорит, что песчаная батарея отлично подходит для обогрева домов в странах с холодным климатом, но предупреждает, что эффективность падает, когда она используется для возврата энергии в электросеть.

«Чтобы сделать его более широко применимым, им нужно разработать способ преобразования тепла батареи обратно в электричество с эффективностью 75-80%. Это изменит правила игры», — говорит он.

Эронен говорит, что с доступной в настоящее время технологией процесс преобразования тепла обратно в электричество имеет коэффициент полезного действия только 30%. Но он не считает это серьезной проблемой. «В такой холодной стране, как Финляндия, мы сбрасываем 70% тепла, остающегося после преобразования, в сети централизованного теплоснабжения, которые почти все время нуждаются в подаче тепла», — говорит он.

Следующим шагом в расширении использования батарей для выработки электроэнергии является добавление турбины для обратного преобразования тепла в сеть. «Через пару лет у нас будет работающая система, позволяющая делать именно это», — говорит Эронен.

Polar Night Energy находится в процессе подписания контракта на строительство второй батареи для другой компании централизованного теплоснабжения в Финляндии.

«Это для значительно большей системы: 2 МВт тепловой мощности и 500 МВтч емкости хранения. Это в 10 раз больше, чем у нас в Канкаанпяя», — говорит Эронен.

В настоящее время песчаная батарея остается решением для скандинавских стран, говорит Понграч. «Это очень полезно в Финляндии, где у нас холодные зимы и отопление нужно в значительной степени с сентября по май, [из-за] среднегодовой температуры ниже 10°C (50F)», — говорит она, добавляя, что половина из 5,5 миллионов жителей Финляндии подключена к Интернету. к сети централизованного теплоснабжения.

Но теоретически решение по хранению энергии можно воспроизвести в любой точке мира, где есть инфраструктура централизованного теплоснабжения, включая Нью-Йорк, Сан-Франциско и Копенгаген.

«В любом случае у него гораздо больший потенциал [помимо] отопления домов», — говорит руководитель проекта компании Лийза Наскали. «При увеличении масштаба он будет доступен для использования во всех видах промышленных процессов, требующих высокой температуры: пекарнях, прачечных [и] сталелитейных заводах».

Эронен говорит, что к 2023 году Polar Night Energy стремится стать «действительно глобальной компанией, строящей песчаные батареи по всему миру». Огромный бум оффшорной ветроэнергетики — к 2025 году энергия ветра будет покрывать 25% потребления электроэнергии в Финляндии — поможет сделать это возможным, но предстоит еще «много работы».

«Нам потребуются огромные складские мощности, чтобы сбалансировать колебания производства», — говорит он.

Маркку Юленен и Томми Эронен, соучредители Polar Night Energy, друзья детства, которых объединяет общая любовь к спорту и науке (Фото: Polar Night Energy)

при замене песка другими сыпучими негорючими материалами в местах дефицита песка. «Идея состоит в том, чтобы осмотреться и найти подходящий материал на месте: мы можем, например, протестировать побочные продукты промышленных процессов и посмотреть, сможем ли мы их использовать», — говорит Эронен.

Безусловно, самой большой проблемой для расширения является нежелание компаний и муниципалитетов инвестировать в новые технологии. «В Финляндии у компаний централизованного теплоснабжения есть обязательства по поставке тепла, и они должны платить штраф, если они не выполняют эти обязательства. Вот почему они предпочитают проявлять осторожность, прежде чем одобрять крупные инвестиции в новую технологию», говорит Наскали.

Подсчет углерода

Финская энергетическая компания Vatajankoski является исключением. «Мы хотим найти способы борьбы с изменением климата. Мы искали технологии для производства тепла без сжигания ископаемого топлива и наткнулись на энергию полярной ночи… Это надежная технология», — говорит Пекка Пасси, управляющий директор Vatajankosi, который, как и Наскали, считает, что самый большой потенциал батареи заключается в промышленном использовании.

«Некоторым отраслям нужен очень горячий воздух, 300C (572F), например, для сушки чего-либо. Сейчас мы рассматриваем возможность сотрудничества с промышленными предприятиями в районе Канкаанпяя, которые используют электричество для производства тепла. Наличие песочной батареи, которую они могут заряжать в одночасье даст им гибкость и защитит от колебаний цен», — говорит он.

Указывая на экстремальные температуры, засуху и лесные пожары, охватившие мир, молодые финские инженеры говорят, что мы не можем позволить себе роскошь ждать перехода на новые технологии. «Сейчас нам нужно принимать смелые решения, чтобы избежать [климатического] кризиса», — говорит Кивиоя.

«На нас, ученых и инженеров, оказывается большое давление, чтобы разобраться с изменением климата», — говорит он. «Я превращаю это давление в вдохновение, как делал это, когда участвовал в соревнованиях по метанию диска. Когда ты находишься в поле, готовясь к следующему метанию, ты не можешь замереть под давлением. работа.»

Эронен говорит, что «создание компании немного похоже на соревнования в спорте: вы хотите победить». Вместе с Илоненом он решил проехать 170 км (106 миль) от их родного города Тампере, чтобы посетить энергетическую конференцию в Хельсинки в 2018 году. «Все остальные участники прибыли на машине или самолете. оказать влияние’.»

* Теперь вы можете узнать больше о посещении Эрикой Бенке электростанции Ватаянкоски в этом подкасте наших коллег по вопросу о климате.

—

11.04.22 в эту статью были внесены поправки, поясняющие цитату из Yulong Ding.