La batteria sarà in grado di immagazzinare il fabbisogno termico di una settimana in inverno: come funziona?
PUBBLICITÀUn'enorme batteria di sabbia è destinata a ridurre le emissioni di CO2 di una città finlandese. L'unità di stoccaggio su scala industriale di Pornainen, nella Finlandia meridionale, sarà la più grande batteria di sabbia del mondo quando entrerà in funzione entro un anno.
Capace di immagazzinare 100 MWh di energia termica da fonti solari ed eoliche, consentirà ai residenti di eliminare il petrolio dalla rete di teleriscaldamento, contribuendo a ridurre le emissioni di quasi il 70%.
"È emozionante creare una riserva di energia termica su larga scala, che fungerà anche da impianto di produzione primaria nella rete di teleriscaldamento di Pornainen - dice Liisa Naskali, direttrice operativa di Polar Night Energy, l'azienda che ha realizzato la batteria -. Si tratta di un passo significativo nella scalabilità della tecnologia delle batterie a sabbia".
Le batterie a sabbia diventano più grandi in Finlandia
La nuova batteria di sabbia da 1 MW ha un precursore. Nel maggio 2022 Polar Night Energy ha lavorato a un progetto più piccolo in una centrale elettrica nella città di Kankaanpää. Avviato proprio quando la Russia ha interrotto le forniture di gas come rappresaglia per l'adesione della Finlandia alla Nato, il progetto è stato un esempio tempestivo di come l'energia rinnovabile possa essere sfruttata in modo nuovo.Euronews Green ha parlato con i giovani fondatori finlandesi, Tommi Eronen e Markku Ylönen, che hanno progettato la tecnologia.
"Stavamo parlando di come avremmo potuto risolvere il problema dell'energia in un ambiente così ristretto se avessimo avuto la libertà di progettare una comunità per noi stessi - dice Markku a proposito di ciò che ispirato Polar Night Energy nel 2018 -. Soprattutto qui al nord ci si imbatte nel problema dell'immagazzinamento dell'energia se si cerca di produrla nel modo più pulito possibile".
Gli amici hanno iniziato a pensarci e sono approdati alla sabbia come modo economico per immagazzinare l'elettricità generata quando il sole splende o il vento soffia ad alta velocità. Trovare un modo per immagazzinare queste energie rinnovabili variabili è il punto cruciale per liberare il loro pieno potenziale. Le batterie al litio funzionano bene per applicazioni specifiche, spiega Markku, ma, a parte i problemi ambientali e i costi, non possono assorbire un'enorme quantità di energia.
I granelli di sabbia, a quanto pare, sono in grado di immagazzinare grandi quantità di energia. La batteria a sabbia di Pornainen sarà circa 10 volte più grande di quella ancora in funzione nella centrale di Vatajankoski a Kankaanpää. In precedenza la start-up ha anche collegato un impianto pilota alla rete di teleriscaldamento della città di Tampere.
Come funzionano esattamente le batterie a sabbia?
All'inizio si tratta di una struttura piuttosto semplice, come spiega Polar Night Energy descrivendo il suo prototipo. Un'alta torre viene riempita di sabbia di bassa qualità e caricata con il calore prodotto dall'elettricità solare ed eolica in eccesso.
Il processo funziona grazie a un processo chiamato riscaldamento resistivo, in base al quale il calore viene generato dall'attrito che si crea quando una corrente elettrica attraversa qualsiasi materiale che non sia un superconduttore. L'aria calda viene poi fatta circolare nel contenitore attraverso uno scambiatore di calore.
La sabbia può immagazzinare calore a circa 500°C per diversi giorni o addirittura mesi, fornendo una preziosa riserva di energia più economica durante l'inverno. Quando serve, la batteria scarica l'aria calda, riscaldando l'acqua nella rete di teleriscaldamento. A Kankaanpää, ad esempio, ne beneficiano case, uffici e persino la piscina locale.
"Non c'è nulla di particolare - dice Markku a proposito dell'accumulo -. La parte complessa avviene al computer; dobbiamo sapere come l'energia, o il calore, si muove all'interno dell'accumulo, in modo da sapere in ogni momento quanta energia è disponibile e a quale velocità possiamo scaricarla e caricarla".
In che modo la batteria a sabbia servirà i residenti di Pornainen?
Dopo aver perfezionato gli algoritmi di ricarica, Polar Night Energy è ora pronta a sviluppare la tecnologia di stoccaggio a Pornainen. Una volta completata, la nuova batteria sarà integrata nella rete di Loviisan Lämpö, la società di riscaldamento finlandese che fornisce il teleriscaldamento nella zona.
"Loviisan Lämpö si sta muovendo verso una produzione di energia più ecologica. Con la batteria a sabbia, possiamo ridurre significativamente l'energia prodotta dalla combustione ed eliminare completamente l'uso del petrolio", afferma l'amministratore delegato Mikko Paajanen.
Il progetto è anche in linea con i piani di Pornainen sulla neutralità carbonica. Molti dei suoi edifici, tra cui l'istituto comprensivo, il municipio e la biblioteca, si affidano al teleriscaldamento. Il sindaco di Pornainen Antti Kuusela afferma che il comune "accoglie con favore tutti i progetti di sviluppo innovativi che riducono le emissioni nelle operazioni di teleriscaldamento e contribuiscono all'espansione della rete".
In totale la batteria a sabbia dovrebbe ridurre le emissioni di 160 tonnellate di anidride carbonica all'anno. Oltre a liberare la città dal petrolio, si prevede che la combustione del cippato diminuirà del 60%. Stando a Polar Night Energy la capacità di accumulo di energia termica della batteria a Pornainen equivale a quasi un mese di fabbisogno in estate e a una settimana di fabbisogno in inverno.
La costruzione e il collaudo della batteria, alta 13 metri e larga 15, dovrebbero durare circa 13 mesi, il che significa che dovrebbe riscaldare i residenti ben prima dell'inverno 2025.
La sabbia è un materiale sostenibile?
"Volevamo trovare qualcosa che potesse essere reperito quasi ovunque nel mondo", ha detto Markku. Ma la sabbia è così diffusa come si potrebbe pensare? Secondo un recente studio olandese, la domanda di questo materiale da costruzione è destinata ad aumentare del 45% nei prossimi 40 anni. La sabbia da costruzione viene tipicamente estratta da fiumi e laghi e i "pirati della sabbia" stanno accelerando la sua scomparsa da questi ecosistemi.
Ma per gli ingegneri finlandesi non è importante la provenienza della sabbia. Sebbene all'inizio sia stata utilizzata sabbia da costruzione (per limitare le emissioni dovute al trasporto), le batterie a sabbia funzionano con qualsiasi materiale simile alla sabbia che abbia una densità sufficientemente elevata, entro certi parametri termodinamici.
PUBBLICITÀA Pornainen, Polar Night Energy ha trovato un materiale sostenibile nella pietra ollare frantumata, un sottoprodotto della produzione di caminetti a riscaldamento di un'azienda finlandese. "Tulikivi è un'azienda molto conosciuta e tradizionale - spiega Naskali -. La pietra ollare che usano è una cosa molto finlandese. Scegliamo sempre il mezzo di accumulo dell'energia termica in base alle esigenze del cliente. Esaminare e testare diversi materiali è fondamentale per utilizzare quelli adatti in termini di proprietà, economicità e promozione dell'economia circola".
Polar Night Energy punta a portare la sua tecnologia in tutto il mondo. Come ci ha detto Markku nel 2022, "vogliamo costruire il più velocemente possibile depositi cento volte più grandi in tutto il mondo".