La nuova batteria a sabbia sarà in grado di immagazzinare il fabbisogno termico di una settimana durante l’inverno: scopriamo come funziona.
Una gigantesca batteria a sabbia è progettata per ridurre le emissioni di CO2 di una città finlandese. Situata a Pornainen, nella Finlandia meridionale, questa unità di stoccaggio su scala industriale diventerà la più grande batteria di sabbia al mondo quando entrerà in funzione entro un anno.
Capace di immagazzinare 100 MWh di energia termica da fonti solari e eoliche, questo impianto permetterà ai residenti di eliminare l’uso del petrolio nella rete di teleriscaldamento, contribuendo a una riduzione delle emissioni di quasi il 70%.
“È entusiasmante realizzare un deposito di energia termica su vasta scala, che si trasformerà in una produzione primaria per la rete di teleriscaldamento di Pornainen”, afferma Liisa Naskali, direttrice operativa di Polar Night Energy, l’azienda responsabile della batteria. “Si tratta di un passo significativo verso la scalabilità della tecnologia delle batterie a sabbia”.
Il crescente sviluppo delle batterie a sabbia in Finlandia
Quest’innovativa batteria di sabbia da 1 MW ha un precedente. Nel maggio 2022, Polar Night Energy ha avviato un progetto più piccolo presso una centrale elettrica a Kankaanpää. Questo sviluppo è stato lanciato nel momento in cui la Russia ha interrotto le forniture di gas come risposta all’adesione della Finlandia alla Nato, dimostrando come l’energia rinnovabile possa essere sfruttata in modo innovativo. Euronews Green ha intervistato i giovani fondatori, Tommi Eronen e Markku Ylönen, che hanno concepito questa tecnologia.
“Discutendo su come risolvere le sfide energetiche in un contesto ristretto, abbiamo pensato a come progettare una comunità ideale”, racconta Markku, spiegando le origini di Polar Night Energy nel 2018. “Qui al nord affrontiamo costantemente il problema dell’immagazzinamento dell’energia quando puntiamo alla massima sostenibilità”.
Iniziarono a esplorare alternative economiche e trovarono nella sabbia una soluzione per conservare l’elettricità generata dalle fonti rinnovabili, come sole e vento. Secondo Markku, le batterie al litio sono approvate per applicazioni specifiche, ma non possono immagazzinare enormi quantità di energia e presentano sia costi che problematiche ambientali.
La sabbia, invece, è in grado di accumulare grandi quantità di energia. La batteria di Pornainen avrà dimensioni circa dieci volte maggiori rispetto a quella operante presso la centrale Vatajankoski di Kankaanpää. Inoltre, la startup ha ben avviato un impianto pilota collegato alla rete di teleriscaldamento di Tampere.
Il funzionamento delle batterie a sabbia
Il funzionamento di queste batterie è relativamente semplice. Secondo Polar Night Energy, l’impianto consiste in una torre riempita di sabbia di bassa qualità, dove si carica il calore generato dall’elettricità solare e eolica in eccesso.
Utilizzando un metodo noto come riscaldamento resistivo, il calore viene generato dall’attrito quando una corrente elettrica attraversa materiali conduttori. L’aria calda circola nel contenitore tramite uno scambiatore di calore. La sabbia può immagazzinare calore a temperature di circa 500°C per giorni o anche mesi, fornendo una riserva di energia economica durante l’inverno. Quando richiesto, l’aria calda rilasciata riscalda l’acqua nella rete di teleriscaldamento, beneficiando case, uffici e persino la piscina locale a Kankaanpää.
“Non è complesso”, afferma Markku riguardo all’accumulo. “La sfida principale sta nel sapere come il calore si muove all’interno del sistema, per monitorare quanta energia sia disponibile e a quale velocità possa essere ricaricata o scaricata”.
Benefici della batteria a sabbia per i residenti di Pornainen
Con gli algoritmi di ricarica pronti, Polar Night Energy è pronta a sviluppare la tecnologia di stoccaggio a Pornainen. Una volta completata, la nuova batteria sarà integrata nella rete di Loviisan Lämpö, l’azienda che fornisce il teleriscaldamento in regione.
“Loviisan Lämpö si sta orientando verso una produzione di energia sostenibile. Grazie alla batteria a sabbia, possiamo ridurre notevolmente la produzione energetica da combustione ed eliminare completamente il petrolio”, spiega l’amministratore delegato Mikko Paajanen.
Il progetto è allineato con gli obiettivi di neutralità carbonica di Pornainen. Molti edifici, inclusi istituti scolastici, il municipio e la biblioteca, dipendono dal teleriscaldamento. Il sindaco Antti Kuusela afferma che il comune accoglie favorevolmente progetti innovativi che possano diminuire le emissioni nella rete di teleriscaldamento e contribuire alla sua espansione.
In totale, la batteria a sabbia dovrebbe ridurre le emissioni annuali di 160 tonnellate di CO2. Oltre a liberare la città dall’uso del petrolio, si prevede che la combustione del cippato diminuirà del 60%. Secondo Polar Night Energy, la capacità di accumulo energetico della batteria equivale a quasi un mese di fabbisogno in estate e a una settimana di fabbisogno in inverno.
La costruzione e il collaudo della batteria, che avrà un’altezza di 13 metri e una larghezza di 15, richiederanno circa 13 mesi, garantendo il riscaldamento degli abitanti molto prima dell’inverno del 2025.
La sostenibilità della sabbia come materiale
“Volevamo trovare un materiale facilmente reperibile in tutto il mondo”, afferma Markku. Tuttavia, si è scoperto che la sabbia non è così abbondante come sembra. Un recente studio olandese prevede che la domanda di sabbia da costruzione aumenterà del 45% nei prossimi 40 anni. La sabbia viene comunemente estratta da fiumi e laghi, e la presenza di “pirati della sabbia” nuoce a questi ecosistemi.
Per gli ingegneri finlandesi, la provenienza della sabbia non è qualcosa di cruciale. Anche se in un primo momento fu utilizzata sabbia da costruzione per limitare le emissioni dovute al trasporto, le batterie possono funzionare con qualsiasi materiale simile alla sabbia che soddisfi specifiche densità e parametri termodinamici.
A Pornainen, Polar Night Energy ha trovato un sottoprodotto sostenibile nella pietra ollare frantumata, residuo della produzione di caminetti di un’azienda locale. “Tulikivi è una compagnia con una lunga tradizione”, spiega Naskali. “La pietra ollare utilizzata è parte della nostra cultura. Scegliamo sempre i materiali di accumulo in base alle necessità dei clienti, testando diverse opzioni per ottimizzare economia e proprietà materiali”.
Polar Night Energy mira a diffondere la sua tecnologia in tutto il mondo. Come dichiarato da Markku nel 2022, “desideriamo costruire depositi cento volte più grandi in tutto il pianeta”.
Foto crediti & articolo ispirato da: Euronews
