Miksi valita juuri Polar Night Energy? Vertailussa hiekkavarastot ja vesivaraajat

Siirtyminen kohti päästötöntä teollisuutta vaatii joustavia ja suuren kapasiteetin energiavarastoja sääriippuvaisen tuuli- ja aurinkovoiman tueksi [elstor.fi/miksi-hankkia-elstorin-jarjestelma/]. Kun fossiilisista polttoaineista luovutaan, teollisuuden ja kaukolämmön tuottajien on löydettävä tehokkaita tapoja ottaa sähköä talteen ja varastoida se lämpönä ilman hiilidioksidipäästöjä. Perinteisesti vesipohjaiset järjestelmät ovat hallinneet teollista ja kunnallista lämmön varastointia, mutta niiden rinnalle on noussut korkealämpötilaisia vaihtoehtoja, kuten hiekkavarastot, joista suomalaisen Polar Night Energyn hiekka-akku on tunnettu esimerkki.

Lämpövarastoteknologioiden vertailu selkeyttää, mihin tarpeisiin perinteinen vesivaraaja soveltuu ja milloin korkeampia lämpötiloja hyödyntävä kiinteän aineen varasto tuo suurimman hyödyn. Lämmön varastoinnin valintaan vaikuttavat ensisijaisesti teollisuusprosessien vaatimat lämpötilat, käytettävissä oleva tila, investointikustannukset sekä sähköverkon tarjoamat mahdollisuudet osallistua reservimarkkinoille.

Miten hiekka-akku toimii käytännössä?

Hiekka-akku on korkealämpötilainen teollinen lämpövarasto, joka käyttää energian sitomiseen kuivaa hiekkaa tai muuta hienojakoista kiinteää materiaalia, kuten murskattua vuolukiveä. Ratkaisu perustuu siihen, että sähköverkosta otettava sähköenergia muunnetaan vastuksilla kuumaksi ilmaksi, joka puolestaan kuumentaa siilossa olevan hiekan.

Sähkövastuksilla tuotettu kuuma ilma siirtää energian putkiston kautta hiekkaan, joka lämpiää satoihin asteisiin. Suuri energiamäärä varastoituu tiiviiseen tilaan ilman korkean paineen tuomia riskejä. Teollisuusyritys voi näin hyödyntää edullista sähköä silloin, kun tuotantoa on runsaasti, ja ottaa sen käyttöön kuumana prosessilämpönä päiviä tai viikkoja myöhemmin. Ratkaisu vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja vakauttaa energiakustannuksia.

Julkisten hanketietojen ja alan asiantuntijoiden selvitysten perusteella hiekkaan perustuvien varastojen lämpöhäviöt ovat erittäin pienet, jopa alle viisi prosenttia useamman viikon varastointijakson aikana. Näin varastoitu energia säilyy käyttökelpoisena ja tehokkaana pitkiäkin aikoja.

Vesivaraajat teollisuudessa – edut ja rajoitukset

Vesivaraajat eli perinteiset vesilämpöakut ovat toimineet kunnallisten kaukolämpöjärjestelmien ja kiinteistöjen lämmityksen perustana vuosikymmeniä. Veden suurin etu on korkea ominaislämpökapasiteetti ja helppo käsiteltävyys. Koska vesi toimii suoraan lämmönsiirtoaineena ilman monimutkaisia muunnosvaiheita, se tarjoaa erinomaisen hyötysuhteen matalalämpötilaisissa sovelluksissa, kuten lattialämmityksessä ja perinteisessä kaukolämmössä.

Vesivaraajilla on kuitenkin selkeät fysiikkaan perustuvat rajat. Normaalissa ilmanpaineessa vesi kiehuu ja höyrystyy 100 asteessa. Jos lämpötilaa halutaan nostaa tämän yläpuolelle, järjestelmän painetta on korotettava merkittävästi. Korkea paine vaatii paksut seinämät ja kalliit paineastiat, mikä nostaa laitteiston hankinta- ja ylläpitokustannuksia. Tästä syystä vesivaraajia käytetään harvoin yli 150-asteisen lämmön säilyttämiseen.

Vesivaraaja soveltuu erinomaisesti asuinrakennusten kaukolämmitykseen ja matalalämpöisiin teollisuusprosesseihin. Toisaalta raskaassa teollisuudessa – kuten leipomoissa, pesuloissa ja kemianteollisuudessa – tarvitaan usein satojen asteiden lämpötiloja tai kuivaa höyryä. Näissä kohteissa vesivaraaja ei pysty tarjoamaan riittävää suorituskykyä ilman poikkeuksellisen vaativia ja kalliita painerakenteita.

Tietoa korkean lämpötilan sähköistämisestä ja höyryntuotannosta löydät höyry- ja lämpöratkaisujen tuotesivulta. Lämpövarastoinnin taloudellisesta kannattavuudesta ja takaisinmaksuajasta kerromme lisää energiavaraston hankintaoppaassa.

Miten hiekkavarasto ja vesivaraaja pärjäävät teollisuuden vaatimuksissa?

Hiekkapohjaisten korkealämpötilavarastojen ja perinteisten vesivaraajien vertailussa ratkaiseviksi tekijöiksi nousevat energiatiheys sekä kyky toimia ilman korkeaa ylipainetta. Vaikka vedellä on erinomainen kyky sitoa lämpöä litraa kohden matalissa lämpötiloissa, hiekka ja muut kiinteät materiaalit mahdollistavat huomattavasti korkeammat varastointilämpötilat. Korkean lämpötilan ansiosta suuri määrä energiaa voidaan pakata tiiviiseen tilaan turvallisesti.

Korkean varastointilämpötilan ansiosta energia mahtuu pieneen tilaan, mikä säästää tehdasalueen arvokkaita neliöitä. Koska järjestelmä ei vaadi massiivisia vesisäiliöitä tai korkeaa painetta, vältytään kalliilta paineastiavalvonnoilta ja monimutkaiselta tekniikalta. Kiinteän aineen käyttö poistaa myös höyrystymisen ja jäätymisen riskit, mikä tekee laitteistosta mekaanisesti yksinkertaisen ja helposti huollettavan.

Lämpöakkujen taloudelliset hyödyt teollisuudessa

Sähkön hinnanvaihtelut ovat voimistuneet sääriippuvaisen tuotannon lisääntymisen myötä. Kehitys luo taloudellisen kannustimen siirtyä sähköpohjaiseen lämmöntuotantoon, jossa kulutusta ohjataan automaattisesti edullisimmille tunneille. Korkealämpötilaiset lämpöakut tarjoavat tähän erittäin tehokkaan työkalun.

Kun teollisuusyritys pystyy lataamaan lämpöakkunsa silloin, kun sähkö on halpaa tai hinta jopa negatiivinen, ja purkamaan energian prosessilämpönä huippuhintojen aikana, saavutetaan huomattavia säästöjä. Ratkaisu vahvistaa yrityksen kilpailukykyä ja suojaa sitä fossiilisten polttoaineiden hinnanvaihteluilta sekä nousevilta päästömaksuilta [elstor.fi/miksi-hankkia-elstorin-jarjestelma/].

Miten valita sopiva lämpövarasto omaan tarpeeseen?

Lämpövaraston valinta riippuu aina käyttökohteesta. Jos tavoitteena on puhtaasti kiinteistöjen lämmitys tai matalalämpötilaisen kaukolämmön tuotanto alle 100-asteisella vedellä, perinteinen vesivaraaja on edelleen toimiva, yksinkertainen ja kustannustehokas perusratkaisu. Tekniikka on koeteltua ja laajasti käytössä.

Prosessiteollisuudessa, kuten leipomoissa, panimoissa, kemianteollisuudessa tai teollisissa pesuloissa, tarvitaan usein korkeapaineista höyryä tai satojen asteiden lämpötiloja. Tällöin vesivaraajien fysiikkaan perustuvat rajat tulevat nopeasti vastaan. Korkealämpötilaiset kiinteän aineen lämpöakut, kuten hiekkavarastot tai muut edistyneet teollisuusratkaisut, tarjoavat tällöin tehokkaan ja turvallisen tavan korvata fossiiliset polttoaineet.

Sähköistyminen vähentää hiilidioksidipäästöjä ja siirtää teollisuuden energiankäytön dynaamiseen aikakauteen. Sähkön hinnanvaihtelut voidaan kääntää suoraksi kilpailueduksi automaattisen ja älykkään ohjauksen avulla.