EW11 cover 600
Februari 2023

Finnen slaan hernieuwbare energie op in zand

Opvallend werk

62 01

In Finland functioneert sinds afgelopen zomer’s werelds eerste commerciële oplossing waarbij groene stroom als warmte in zand wordt opgeslagen. Het bedrijf Polar Night Energy van twee jonge ingenieurs ontwikkelde het opslagsysteem dat warmte levert aan een stadsverwarmingsnet van het stadje Kankaanpäa.

Zo’n 36 procent van de Finse elektriciteitsproductie komt al uit hernieuwbare bronnen; vooral waterkracht en wind. Maar in het hoge noorden is het een flinke krachttoer om het hele jaar door van een betrouwbare aanvoer van wind- en zonne-energie verzekerd te zijn. Tijdens de lange Finse winters zijn de dagen zeer kort, met weinig zon en wind en dus ook een relatief lage productie van stroom. Twee Finse ingenieurs, Markku Ylönen en Tommi Eronen, bedachten een innovatieve oplossing, een  zandbatterij. In een geïsoleerde silo wordt in de zomer zand met groene energie verwarmd tot een temperatuur van circa 600 °C. Een honderdtal woningen, enkele kantoren en het gemeentelijk zwembad in de stad Kankaanpäa kunnen dankzij de ‘zandaccu’ van Polar Night Energy het hele jaar gebruikmaken van duurzame warmte.

Zand blijft maandenlang warm

Zonne-energie die in het zand is opgeslagen, kan maandenlang warm blijven. De warmteopslag lijkt op een graansilo en bestaat voornamelijk uit zand, zo’n 100 ton. De installatie in Kankaanpäa heeft 100 kW verwarmingsvermogen en 8 MW/h energiecapaciteit. De warmteopslag is gemaakt van dubbelwandig staal en geïsoleerd met 80 cm hittebestendig steenwol. De isolatie zit rondom de warmteopslag tussen de dubbelwandige stalen constructie. ‘We laden de zandaccu op als er schone en goedkope elektriciteit beschikbaar is’, vertelt Ylönen. ‘De elektrische energie wordt overgebracht naar de warmteopslag via een gesloten luchtleidingsysteem. De lucht wordt verwarmd met behulp van elektrische weerstanden. De warme lucht circuleert in de leidingen in de opslag en draagt zo de warmte over aan het zand.’

62 02

Ook voor industrie

Op momenten dat de energieprijzen zeer hoog zijn of als er geen zon- of windenergie beschikbaar is, wordt de warmte via een lucht-waterwarmtewisselaar uit de opslag gehaald. Die warmte kan worden gebruikt om water, huizen en zelfs het lokale zwembad op te warmen. ‘De warmte die uit onze opslag wordt gehaald is net zo schoon is als de elektriciteit die in de opslag wordt gevoerd’, stellen de jonge ingenieurs. ‘Bij de warmteproductie komt nul procent CO2 vrij.’
De zandaccu is volgens de ontwikkelaars ook geschikt om hete stoom en proceswarmte op hoge temperatuur te leveren aan industrieën die vaak afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen. De maximale temperatuur in de zandaccu van Kankaanpää is ongeveer 600 °C, maar kan volgens Ylönen ook hoger worden opgevoerd als de klant dat wil. ‘In de praktijk wordt de maximale temperatuur van een warmteopslag op zandbasis niet beperkt door de eigenschappen van het opslagmedium, maar door de hittebestendigheid van de materialen die zijn gebruikt bij de constructie en besturing van de opslag.’
Volgens Ylönen en Eronen is hun systeem vooral nuttig op plaatsen die al gebruikmaken van stads- of wijkverwarming. ‘Het is ook een relatief goedkoop systeem. Zand kost bijna niets en het type zand of de grootte van de zandkorrels maakt voor de opslagcapaciteit niet veel uit. En wat dit systeem bovendien relatief goedkoop maakt, is de eenvoudige schaalbaarheid. Heb je meer capaciteit nodig, bouw je er eenvoudigweg een silo bij. Zand is er genoeg,’ aldus Ylönen.

Internationale belangstelling

‘Wij zijn ervan overtuigd dat deze manier van warmteopslag een aanzienlijke bijdrage kan leveren aan het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, waarvan de aanvoer soms onderbroken wordt’, zegt Ylönen. ‘De zandbatterij helpt de productie van hernieuwbare energie ambitieus op te schalen door ervoor te zorgen dat er altijd een manier is om te profiteren van schone energie, zelfs als het overschot enorm is.’ Over internationale aandacht voor het innovatieve opslagsysteem heeft Polar Night Energy niet te klagen. ‘Onze batterij heeft in diverse landen de belangstelling gewekt. Veel milieuorganisaties maar ook energiebedrijven en universiteiten willen met ons praten en graag data van ons ontvangen. Vanuit Nederland hebben we overigens nog niets gehoord, maar daar staan we zeker ook voor open.’

Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie Polar Night Energy