Polar Night Energy e sviluppo di batterie di sabbia

Impianto di accumulo di calore Polar Night Energy per Vatajankoski (Foto: Polar Night Energy)

L'accumulo di energia è un elemento fondamentale di ogni nuova tecnologia di generazione di energia, soprattutto perché la produzione di picco di energia rinnovabile non sempre coincide con la domanda. Le soluzioni attuali includono sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) che trattengono l'elettricità in pacchi batteria fino al momento del bisogno. Anche l'idrogeno può essere utilizzato per l'accumulo di energia, dove il gas viene prodotto utilizzando l'energia in eccesso e poi restituito all'elettricità tramite un gruppo elettrogeno o una cella a combustibile quando la domanda è elevata.

Utilizzati principalmente con sistemi di generazione di energia a emissioni zero che forniscono energia tramite energia solare o eolica, questi sistemi immagazzinano l'energia in eccesso per un utilizzo futuro, di notte o nei periodi di picco della domanda.

Un nuovo concetto di accumulo di energia a lungo termine è attualmente utilizzato in un numero limitato di casi di prova. Sviluppata dalla finlandese Polar Night Energy, la batteria a sabbia dell'azienda funge da unità di accumulo a lungo termine. Come suggerisce il nome, il sistema riscalda la sabbia (o un suo sostituto) utilizzando un processo di calore resistivo per aumentare la temperatura del materiale tra 500 e 600 °C, utilizzando l'elettricità in eccesso proveniente da impianti di energia verde.

Conservata in un contenitore di acciaio, la sabbia può trattenere l'energia termica per mesi. Quando necessario, questa energia termica viene utilizzata per riscaldare acqua o aria. Potenzialmente, il calore potrebbe essere utilizzato per trasformare l'acqua in vapore, che a sua volta potrebbe azionare una turbina per la produzione di elettricità.

Secondo le informazioni di Polar Night Energy, la batteria di sabbia può eliminare migliaia di tonnellate di emissioni di gas serra ogni anno. Inoltre, ogni impianto può rimanere in funzione per oltre 30 anni, fornendo energia termica per circa 8.000 ore nell'arco di 12 mesi.

Processo di calore resistivo utilizzato con la batteria di sabbia (Foto: Polar Night Energy)

In un caso, il calore generato da un data center viene immesso in una batteria di sabbia. Mentre il calore di scarto dei server si aggira intorno ai 60 °C (a seconda della stagione), la batteria di sabbia può aumentarlo fino a una temperatura compresa tra 70 e 100 °C prima di essere immesso in un sistema di teleriscaldamento gestito da Vatajankoski, un'azienda energetica finlandese.

Altrove, il primo impianto Polar Night Energy sta attualmente fornendo energia a circa 10.000 persone, riscaldando case e altri edifici, tra cui una piscina. Con la sabbia immagazzinata in un silo largo circa quattro metri e alto sette (vedi foto principale), questa unità ha una capacità di 8 MWh.

"Stiamo sviluppando attivamente il nostro portafoglio di produzione energetica verso un futuro sostenibile al 100% e privo di emissioni. Polar Night Energy offre la soluzione perfetta per le nostre esigenze", ha affermato Pekka Passi, amministratore delegato di Vatajankoski.

In un'intervista con BBC News, Passi ha dichiarato: "[La sabbia] può raggiungere temperature molto elevate, forse circa 500 gradi, mentre con l'acqua si arriva solo a 100 gradi. Quindi si riesce a immagazzinare molto calore in uno spazio ridotto".

Inoltre, più grande è il silo, più efficiente diventa la funzione di accumulo termico, poiché il calore si muove molto lentamente attraverso la sabbia autoisolante. Con perdite di accumulo inferiori al 5% nell'arco di diverse settimane, il che significa un'efficienza superiore al 90% per impianti su scala GW. Inoltre, il serbatoio termico della batteria di sabbia utilizza sabbia di bassa qualità, inadatta ad altri scopi, come l'edilizia.

Negli Stati Uniti si è parlato di porre fine ai sussidi per la produzione di energia rinnovabile, che probabilmente includerebbero anche le batterie a sabbia. Resta da vedere se questa tecnologia si diffonderà ulteriormente, ma l'utilizzo di sabbia e acciaio per immagazzinare energia termica sembrerebbe una soluzione economicamente vantaggiosa per estendere la fruibilità dell'energia sostenibile.