Die weltweit größte Sandbatterie hat ihren schlimmsten Winter überstanden

Technischer Hintergrund

Credit: Interesting EngineeringSauli Antila, Investment Director bei CapMan Infra, erklärt, wie das System mit den Preisschwankungen umgegangen ist. „Im Sommer können wir ungefähr einen Monatsbedarf an Heizenergie auf einmal speichern.

Im Winter ist es etwas weniger als eine Woche. Aber wir haben eine viel größere Widerstandsfähigkeit gegen Energiepreisschocks.“ Während der kältesten und teuersten Zeit wurde der Holzspäneboiler zur Hauptanlage, und die Sandbatterie ergänzte ihn.

Die restliche Zeit kehrten sich die Rollen um.Das Nettoergebnis: Pornainen hat alle seine kommunalen Klimaziele mit einer einzigen Anlage erreicht. Der Ölverbrauch sank um 100 Prozent, die Emissionen fielen um 70 Prozent und die Holzspäneverbrennung wurde um 60 Prozent reduziert.

Technik und Auswirkungen

Laut dem Bürgermeister der Gemeinde Pornainen, Antti Kuusela, beheizt die Gemeinde nun alle ihre öffentlichen Gebäude, einschließlich einer neuen Sportarena, die im September 2026 eröffnet wird, vollständig über dieses Fernwärmenetz.Das System ist absichtlich einfach.Das Funktionsprinzip ist einfach. Elektrizität erwärmt die Luft.

Diese Luft zirkuliert durch einen geschlossenen Kreislauf, die in stationären Sand eingebettet sind und so Wärme auf das Material übertragen. Wenn Wärme benötigt wird, strömt die Luft in umgekehrter Richtung, entzieht sie und liefert sie über einen Wärmetauscher an das Fernwärmenetz.

Die Anbindung des Systems an das bestehende Netz erforderte nur wenige Rohre und geringfügige Automatisierungsanpassungen. „Es gibt nicht viele bewegliche Teile“, erzählt mir Antila.

Es ist ein sehr statisches, robustes

„Es ist ein sehr statisches, robustes und einfaches System.“Sand funktioniert, weil er keinen Phasenübergang durchläuft. Wasser kocht bei atmosphärischem Druck bei etwa 100°C oder unter Druck bei ungefähr 120°C.

Sand kocht nicht. Er kann auf viel höhere Temperaturen erhitzt werden, ohne zu degradieren.

Die Anlage in Pornainen arbeitet bei 500°C; die Systeme bis zu 650°C ausgelegt. Dieses Prinzip bedeutet, dass erheblich mehr Energie pro Volumeneinheit gespeichert werden kann.

Technischer Hintergrund

Eine Querschnittsillustration ’s Sandbatterie, die das geschlossene Rohrsystem zeigt, das die in Sand gespeicherte Wärmeenergie lädt und entlädt.

Quelle: Polar Night Energy Die äußersten Schichten bleiben relativ kühl, selbst wenn der Kern seine maximale Temperatur erreicht, was die Isolationslast beherrschbar hält und den Wärmeverlust in die Umwelt minimiert.

Polar Night Energy modelliert diese Verteilung mithilfe, und sein geschlossener Wärmeübertragungsmechanismus ist patentiert. Die Gesamteffizienz in Pornainen (laden, speichern, entnehmen) beträgt 80–90 Prozent.

Technik und Auswirkungen

Antila bestätigt, dass die thermische Rückgewinnung auch nach Wochen Lagerung bei etwa 85 Prozent liegt. Der Sand in Pornainen ist kein Baustrahler.

Es ist ein Verarbeitungsprodukt eines Kaminherstellers, ein Material, das sonst entsorgt würde. Polar Night Energy befindet sich auch in Gesprächen mit Bergbaubetrieben, die großvolumig feinen Abfall erzeugen.

Die Metrik, die die meisten Speichersysteme ignorieren. Das Ladefenster wird bei der Bewertung ücksichtigt.

Technik, Energie und Einsatz

Der Entladestrom und der Wirkungsgrad dominieren. Hier unterscheidet sich dieses System am stärksten.

Die meisten konkurrierenden Systeme basieren auf Ladefenstern, die in Stunden gemessen werden. Die Sandbatterie lädt über ungefähr.

Das ist wichtig, weil billiger Strom auf dem nordischen Markt nicht zu festen Zeiten verfügbar ist. Ein System, das nur wenige Stunden an günstiger Energie aufnehmen kann, verpasst einen Großteil des verfügbaren Angebots.

Markt und Strategie

Eines, das über laden kann, kann viel mehr davon einfangen. „Im Vergleich zu jedem auf dem Markt haben wir Ladefenster, die um Größenordnungen länger sind als bei jedem anderen“, erzählt mir Eronen.

„Das ist ein Schlüsselfaktor.“ Es gibt noch mehr. Da das Speichermedium (Sand und sandartiger Industrieabfall) billiger ist, ist die Kosten pro Einheit der Speicherkapazität erheblich niedriger.

Eronen berichtet mir, dass das Pornainen-System bereits bewiesen hat, dass es die Ökonomie, was er als verblüffend bezeichnet. Etwas zu bauen, das 20 Mal größer ist als alles, was Sie zuvor gebaut haben.

Technik und Auswirkungen

Pornainen ist 20 Mal größer als die vorherige Anlage, ein 200 kW/8 MWh-System, das 2022 in Vatajankoski in Kankaanpää in Betrieb genommen wurde. Der Bau begann im Mai 2024 und die Inbetriebnahme begann ein Jahr später.

Liisa Naskali, COO Bauleiter des Projekts, ist offen darüber, was das bedeutete. Dies, sagt sie, war 20 Mal größer als alles, was sie zuvor gebaut hatten, und daher waren die Herausforderungen real.

Aber das System hat sich als sehr gut erwiesen, „besser als wir erwartet hatten.“ Die Sandbatterie Pornainen, Finnland, wurde in Partnerschaft mit dem Fernwärmeunternehmen Loviisan Lämpö betrieben.

Einordnung fuer Autofahrer

Quelle: Polar Night Energy Polar Night Energy fungierte als Hauptauftragnehmer und koordinierte spezialisierte Subunternehmer, während es alle Planungen intern abwickelte. Nach Naskali waren die Herausforderungen fast ausschließlich damit verbunden, Dinge zum ersten Mal zu tun.

Man kann detailliert planen, sagt sie, aber man muss wachsam bleiben, wie sich die Dinge tatsächlich entwickeln. Die gelernten Lektionen, fügt sie hinzu, sind direkt auf die Skalierung in neue Regionen anwendbar.

Die nächste Installation ist bereits im Gange: ein 2 MW 250 MWh System für Lahti Energia in Vääksy, Asikkala. Es wird die größte bis heute gebaute Sandbatterie sein.

Markt und Strategie

Fernwärme ist die Nische. Die Industrie ist der Markt.

Fragen Sie irgendjemanden bei Polar Night Energy nach der langfristigen Perspektive, und die Antwort ist durchgehend. „Fernwärme ist eine Nische“, sagt mir Antila.

Es ist in den nordischen Ländern und an Orten mit geeigneten Wintern relevant. Die eigentliche Chance liegt in der Industrie.

Technik, Energie und Einsatz

Industrien, die derzeit Dampf mithilfe Öl erzeugen, benötigen Temperaturen im Bereich, und dieser Markt ist global. Die Sandbatterie kann Wärme in Temperaturbereichen ärmeniveaus (80–100°C) bis zu gesättigtem Dampf bei 200°C oder höher liefern.

Eronen identifiziert Lebensmittel- und Getränke-, Chemie-, Pharma- und allgemeine Fertigungsindustrie als kurzfristige industrielle Ziele. Diese Sektoren laufen mit Prozesswärme, verbrennen enorme Mengen fossiler Brennstoffe, um sie zu erzeugen, und haben bei den erforderlichen Temperaturen begrenzte saubere Alternativen.

Eronen sieht den idealen Bereich bei etwa 200°C Dampf. „Um Dampf mit hohen Temperaturen zu erzeugen, gibt es immer weniger Optionen“, sagt Antila.

Technischer Hintergrund

„Und man kann keinen Gigawattstunden-Dampfspeicher haben – das wäre viel zu gefährlich.“ Annette Höglund-Dönnes, CCO, sagt, dass das Bewusstsein weiterhin eine erhebliche Hürde darstellt.

Auf einer Veranstaltung der Energiebranche in Berlin war ihr Eindruck, dass potenzielle Industrieabnehmer einfach nicht wussten, dass es Lösungen wie diese gab – dass es bereits möglich war, anstelle Öl Dampf für industrielle Zwecke zu erzeugen.

Über die Wärme hinaus entwickelt Polar Night Energy „Sand to Power“, eine Produktlinie, die Turbinentechnologie mit der Sandbatterie kombiniert, um einen Power-to-Heat-to-Power (P2H2P)-Kreislauf zu ermöglichen.

Technik und Auswirkungen

Ein Pilotprojekt läuft in Valkeakoski und zielt auf eine elektrische Effizienz von 30–35 Prozent und eine kombiniert Wärme- und Stromeffizienz 90 Prozent. Das Pilotprojekt endet im Jahr 2027, danach plant das Unternehmen, mit dem Einsatz im kommerziellen Maßstab fortzufahren.

Ein kleines Dorf und das größere Argument Für die Bewohner direkter. Ihre Heizkosten sind stabiler und ihre Gemeinde hat ihre Klimaziele erreicht.

Der alte Ölkoheiler, der einst das Netz unterstützte, ist nicht einmal gelaufen. „Wir sind äußerst glücklich, dass wir diese Technologie hier haben“, sagt Bürgermeister Antti Kuusela.

Technik und Auswirkungen

„Die Stabilität des Fernwärmepreises ist einer der größten Vorteile für unsere lokale Wirtschaft. Es ist einfach besser, kein Holz für die Beheizung zu verwenden, wenn es Innovationen wie diese gibt.“ Und für Polar Night Energy ist Pornainen der Beginn einer viel größeren Sache.

„In Zukunft möchten wir uns auf den „Heat as a Service“-Bereich konzentrieren“, erzählt mir Eronen, „damit es für unsere Endkunden einfacher ist, dies umzusetzen.“ Das Beispiel, das er anführt, ist einfach. „Wenn sie Bohnen produzieren, wollen sie sich auf die Bohnenproduktion konzentrieren und sich nicht um die Energie sorgen.