أكبر بطارية رملية في العالم تستعد لخفض الانبعاثات في بلدة فنلندية

تم إعداد بطارية رملية ضخمة لخفض انبعاثات الكربون في بلدة فنلندية.

ستكون وحدة التخزين ذات النطاق الصناعي في بورناينن، جنوب فنلندا، أكبر بطارية رملية في العالم عندما يتم تشغيلها في غضون عامين.

قادرة على تخزين 100 ميغاواط ساعة من الطاقة الحرارية من شمسي ومصادر الرياح، ستمكن السكان من التخلص من النفط من شبكة التدفئة في منطقتهم، مما يساعد على خفض الانبعاثات بنسبة 70 في المائة تقريبًا.

تقول ليزا ناسكالي، مديرة العمليات في شركة Polar Night Energy، الشركة التي تقف وراء هذا الابتكار: “من المثير بناء مخزن واسع النطاق للطاقة الحرارية، والذي سيكون أيضًا بمثابة مصنع إنتاج رئيسي في شبكة التدفئة بالمنطقة في بورناينن”.

“هذه خطوة مهمة في توسيع نطاق تكنولوجيا البطاريات الرملية.”

البطاريات الرملية تتزايد في فنلندا

تحتوي البطارية الرملية الجديدة بقدرة 1 ميجاوات على مقدمة. في مايو 2022، قامت شركة Polar Night Energy بتجهيز تصميم أصغر لمحطة طاقة في مدينة كانكانبا.

تم إطلاقه في الوقت الذي قطعت فيه روسيا إمدادات الغاز رداً على ذلك فنلندا وبانضمامها إلى حلف شمال الأطلسي، كان المشروع مثالا جاء في الوقت المناسب لكيفية تسخير الطاقة المتجددة بطريقة جديدة.

تحدثت يورونيوز جرين سابقًا مع المؤسسين الفنلنديين الشباب، تومي إيرونين وماركو إيلونين، اللذين صمما هذه التكنولوجيا.

“كنا نتحدث عن كيف – إذا كانت لدينا الحرية في تصميم مجتمع لأنفسنا – كيف يمكننا حل مشكلة الطاقة في مثل هذه البيئة المحصورة؟” قال ماركو عن الإلهام وراء Polar Night Energy في عام 2018.

“ثم بسرعة كبيرة، خاصة هنا في الشمال، تواجه مشكلة تخزين الطاقة إذا كنت تحاول إنتاج الطاقة بشكل نظيف قدر الإمكان.

بدأ الأصدقاء بالتلاعب بالأفكار، حيث هبطوا على الرمال كوسيلة ميسورة التكلفة لتخزين الكهرباء الوفيرة التي يتم توليدها عندما تكون الشمس مشرقة، أو تهب الرياح بمعدل مرتفع.

إيجاد طريقة لتخزين هذه الطاقة المتجددة المتغيرة هو جوهر إطلاق العنان لإمكاناتهم الكاملة. الليثيوم يوضح ماركو أن البطاريات تعمل بشكل جيد لتطبيقات محددة، ولكن بصرف النظر عن بطارياتها القضايا البيئية والنفقات، لا يمكنهم استهلاك كمية هائلة من الطاقة.

اتضح أن حبيبات الرمل واسعة بشكل مدهش عندما يتعلق الأمر بتخزين الطاقة.

ستكون البطارية الرملية في بورناينن أكبر بحوالي 10 مرات من تلك التي لا تزال قيد التشغيل في محطة فاتاجانكوسكي للطاقة في كانكانبا. كما قامت الشركة الناشئة سابقًا بربط محطة تجريبية بشبكة التدفئة المركزية في مدينة تامبيري.

فكيف تعمل البطاريات الرملية بالضبط؟

قالت شركة Polar Night Energy عن نموذجها الأولي إنها بنية بسيطة للغاية في البداية. برج طويل مملوء بالرمال منخفضة الجودة ومشحون بالحرارة الناتجة عن الطاقة الشمسية الزائدة و رياح كهرباء.

يعمل هذا من خلال عملية تسمى التسخين المقاوم، حيث يتم توليد الحرارة من خلال الاحتكاك الناتج عندما يمر تيار كهربائي عبر أي مادة ليست موصلة للكهرباء. ثم يتم تدوير الهواء الساخن في الحاوية من خلال مبادل حراري.

يمكن للرمل تخزين الحرارة عند حوالي 500 درجة مئوية لعدة أشهر، مما يوفر مخزنًا قيمًا للطاقة الرخيصة خلال فصل الشتاء. عند الحاجة، تقوم البطارية بتفريغ الهواء الساخن – الماء الدافئ في شبكة التدفئة المركزية. تستفيد المنازل والمكاتب وحتى حمامات السباحة المحلية من ذلك تامبيري، على سبيل المثال.

يقول ماركو عن المخزن: “لا يوجد شيء فاخر حقًا”. “الجزء المعقد يحدث على الكمبيوتر؛ نحن بحاجة إلى معرفة كيفية تحرك الطاقة، أو الحرارة، داخل المخزن، حتى يتسنى لنا أن نعرف طوال الوقت مقدار الطاقة المتوفرة وبأي معدل يمكننا تفريغها وشحنها.

كيف ستخدم البطارية الرملية سكان بورناينن؟

بعد تحسين خوارزميات الشحن، أصبحت Polar Night Energy جاهزة الآن لتوسيع نطاق تكنولوجيا التخزين في Pornainen.

وبمجرد الانتهاء من ذلك، سيتم دمج البطارية الجديدة مع شبكة Loviisan Lämpö، شركة التدفئة الفنلندية التي توفر التدفئة المركزية في المنطقة.

يقول الرئيس التنفيذي ميكو باجانين: “تتجه شركة Loviisan Lämpö نحو إنتاج طاقة أكثر صداقة للبيئة. ومع البطارية الرملية، يمكننا تقليل الطاقة الناتجة عن الاحتراق بشكل كبير والقضاء تمامًا على استخدام النفط”.

يتوافق المشروع أيضًا مع خطط Pornainen لـ حياد الكربون. تعتمد العديد من مبانيها، بما في ذلك المدرسة الأساسية ومبنى البلدية والمكتبة، على التدفئة المركزية.

يقول عمدة بورناينن، أنتي كوسيلا، إن البلدية “ترحب بجميع مشاريع التطوير المبتكرة التي تقلل الانبعاثات في عمليات التدفئة بالمنطقة وتساهم في توسيع الشبكة”.

في المجمل، من المتوقع أن تتخلص البطارية الرملية من 160 طنًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا. وبالإضافة إلى فطام المدينة عن النفط، من المتوقع أن ينخفض ​​حرق الأخشاب بنسبة 60 في المائة نتيجة لذلك.

وتقول شركة Polar Night Energy إن سعة تخزين الطاقة الحرارية للبطارية تعادل احتياجًا حراريًا لمدة شهر تقريبًا في الصيف وطلبًا لمدة أسبوع واحد في الشتاء في بورناينن.

ومن المتوقع أن يستغرق بناء واختبار البطارية التي يبلغ ارتفاعها 13 مترًا وعرضها 15 مترًا حوالي 13 شهرًا، مما يعني أنها ستحافظ على دفء السكان قبل شتاء 2025.

هل الرمل مادة مستدامة؟

قال ماركو: “أردنا العثور على شيء يمكن الحصول عليه من كل مكان في العالم تقريبًا”. لكن هل الرمال موجودة في كل مكان كما نعتقد؟

ومن المتوقع أن يرتفع الطلب على مواد البناء بنسبة 45 في المائة في السنوات الأربعين المقبلة، وفقا لدراسة هولندية حديثة. يتم استخراج رمل البناء عادة من الأنهار والبحيرات، وقراصنة الرمالتعمل على تسريع خسارتها من هذه النظم البيئية.

لكن فيما يتعلق بالمهندسين الفنلنديين، لا يهم حقًا من أين تأتي الرمال. على الرغم من استخدام رمل البناء في البداية (للحد من انبعاثات النقل)، تعمل البطاريات الرملية مع أي مادة شبيهة بالرمال ذات كثافة عالية بما فيه الكفاية، ضمن معايير ديناميكية حرارية معينة.

في بورناينن، وجدت شركة Polar Night Energy مادة مستدامة في الحجر الأملس المسحوق؛ منتج ثانوي لتصنيع شركة فنلندية للمدافئ التي تحتفظ بالحرارة.

يقول ناسكالي: “توليكيفي هي شركة معروفة وتقليدية. والحجر الأملس الذي يستخدمونه هو شيء فنلندي للغاية.”

“نحن نختار دائمًا وسيلة تخزين الطاقة الحرارية بناءً على احتياجات العميل. يعد فحص واختبار المواد المختلفة أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لنا لاستخدام المواد المناسبة من حيث الخصائص وفعالية التكلفة والترويج الاقتصاد الدائري،” وتضيف.

لدى شركة Polar Night Energy طموحات كبيرة لنقل تقنيتها إلى جميع أنحاء العالم.

وكما أخبرنا ماركو في عام 2022، “نريد بناء مخازن أكبر مائة مرة حول العالم في أسرع وقت ممكن”.