Homok­­­akkumulátor: működése, jelentősége

A homokakkumulátor egy különlegesen egyszerű, új módja a megújuló energia tárolásának. Finn mérnökök fejlesztették ki a finn Kankaanpää városában, és a világ első homokakkumulátora már üzemben is van. A nap- és szélenergia tárolása az időjárás és az évszakok változása miatt nehézségeket támaszt, hiszen az embernek bármikor igénye lehet az áramra, a nap és a szél viszont akkor süt és fúj, amikor akar. A lítium alapú akkumulátorok környezetbarát helyettesítője, a zöldenergia egy fontos eleme lehet a homokkal telt tartály. 

Mi az a homokakkumulátor? 

A homokakkumulátor tulajdonképpen egy 100 tonna homokkal teli siló vagy acéltartály, amelyhez ventilátor és távfűtési csövek csatlakoznak. A fő koncepció, amely miatt ez a fajta akkumulátor nagy pálya előtt áll, hogy nem a gyártása során nagy mennyiségű szén-dioxid-kibocsátással járó lítium-akkumulátor tárolja a megújuló módon termelődő energiát, hanem egyszerű építkezési homok. 

A homokakkumulátort a Solar Night Power cégnél dolgozó két fiatal mérnök, Tommi Eronen és Markku Ylönen fejlesztette ki a Vatajankoski erőműben: ők voltak az elsők, akik integrálták a homok hőtartó képességét egy olyan rendszerbe, amely felveszi, tárolja és tovább szállítja a hőenergiát. A finnek számára – attól eltekintve, hogy az országb egy részében télen sötét uralkodik – azért sem mindegy a megújuló energia alternatív tárolása, mert Oroszország éppen elszeparálta Finnországot az orosz gáztól. 

A fő alapanyagnak, a homoknak még csak nem is kell finom és drága fajtának lennie: gyenge minőségű építési homokkal ugyanolyan jól működik, vagyis a beszerzése is jóval olcsóbb, mint bármilyen más akkumulátor-alkatrészé. A homok iránt nagy a kereslet, de a megalkotók hangsúlyozzák: nincs szükség finom, drága és környezetkárósító módon kitermelt homokra, bármilyen fajta homok megteszi. A homok egyike a legstrapabíróbb anyagoknak: gyakorlatilag nem romlik el, legfeljebb tömörödik egy kicsit. Ebben az esetben pedig utána lehet tölteni.

Hogyan működik? 

A tartályban lévő homokot akkor töltik fel hővel az erőművekből, amikor az áramtermelés nagyobb, mint az aktuális fogyasztás. 600 fokra hevítik a homokot. Ez azért tud megtörténni, mert a homok nem szupervezető, így ha elektromos áram halad át rajta, akkor azt a súrlódás hatására felhevíti. Ez az ellenállásos fűtés. A forró levegőt a ventilátor keringeti a tartályban a hőcserélő csöveken keresztül. A rendszert szigetelés veszi körül, ami fokozza az energia tárolásának tartósságát. Ami elromolhat ebben, az a ventilátor, ezt azonban viszonylag egyszerű cserélni. A számítógépes rendszeren pedig pontosan látják, hogy hogyan mozog az energia, mennyi hő van a tartályban, és milyen sebességgel tudják azt kisütni, illetve feltölteni.  

Mennyi energiát képes tárolni a homokakkumulátor? Mennyire versenyképes a hagyományos akkumulátorokhoz képest?

A homok akár hónapokon át tudja egészen kevés veszteséggel tárolni a hőt. Ha 5-600 Celsius fokra fölhevíti a napelemből vagy a szélerőműből (vagy bármilyen más forrásból) származó energia a homokot, az a nap- és szélhiányos időszakig tudja hő formájában, 500 Celsius fokon tárolni az így nyert energiát. 

Maximális hatásfokán a homokakkumulátor jelenleg 8 megawattóra hőenergiát tud tárolni, és 200 kilowatt teljesítményt tud leadni a csöveken keresztül a szükséges háztartásokhoz. Ez az energia körülbelül 100 háznak, irodának, és akár egy uszoda levegőjének és medencének a melegítését el tudja látni. 

Mennyibe kerül egy homokakkumulátor telepítése? Mennyibe kerül egy hagyományos akkumulátorhoz képest?

A hagyományos akkumulátorok lítiumból készülnek, amelyek bizonyos körülmények között jól működnek. Kitermelésük azonban rendkívül sok szén-dioxid-kibocsátással jár, és emellett nem is olcsó, valamint az élettartamuk is véges. Ezen kívül egyelőre nem igazán újrahasznosíthatóak, és nem tudnak nagy mennyiségű energiát fölvenni.

A homokakkumulátor lényegében az alapanyagok miatt olcsóbb: egy siló, 100 tonna homok, hővezető csövek, ventilátor és egy számítógépes rendszer: ez együtt még mindig gazdaságosabb, mint a lítiumból vagy nátriumból készülő akkumulátorok. 

Mennyire tartós?

A homok gyakorlatilag nem romlik el, az acéltartály  és a csövek is hosszú élettartamúak. A ventilátor az, amit időnként cserélni kell, de a cseréje könnyen megvalósítható. Ezen kívül  a számítógépes rendszer az, ami folyamatosan fejlődik – de ezektől eltekintve azt lehet felelni a homokakkumulátor tartósságára vonatkozó kérdésre: nagyon. Ez az energiatároló módszer nagyon-nagyon tartós, pont az egyszerűsége miatt. 

Mennyiben számít zöld megoldásnak a homokakkumulátor?

Mind a felépítését, mind a működését tekintve meglehetősen zöldnek számít, hiszen egyrészt megújuló energia tárolását biztosítja, másrészt természetes és olcsó, valamint rendkívül tartós alapanyagot: homokot használ fő hőtárolóként. Ezzel szinte azt mondhatnánk, hogy hasznosítja az építési hulladékot, vagy az építkezésekhez fel nem használt silány minőségű mellékterméket, az építési homokot. A nap- vagy szélerőművekhez csatlakozó tároló gyakorlatilag analóg módon, súrlódással tárolja a 100 tonna homokban az áramból készített hőt.

Homokakkumulátor házilag: megvalósítható?

Sokan szeretnék házilag megoldani a hő tárolását. A homok ebbe a rendszerbe jól beilleszthető, de azért nem mindegy, milyen mérnöki tudással rendelkezik az, aki ezt a saját otthonában szeretné megvalósítani. Bizonyára eljön az az idő, amikor egy ügyes mérnök kisebb léptékben, házilag fel tud építeni egy homokakkumulátort, de egyelőre még nem ismerünk erre példát. A Solar Night Power viszont az első homokakkumulátor után világszerte számos, a jelenleginél sokkal nagyobb létesítményeket tervez megépíteni. 

Stenszky Cecília I költő, író, pedagógus, valamint a természetközeli élet, a vadon és a könyvek rajongója. Jelenleg szövegíró, irodalmár és mesemondó.