Deze video wordt u aangeboden door Aura. Zoals u weet, zijn efficiënte energieopslagsystemen
het raadsel om het meeste uit onze intermitterende opwekking van hernieuwbare energie te halen.
Tenzij je je kop in het zand hebt gestoken, is het een in het oog springend probleem dat we moeten oplossen. Daarom
worden er de afgelopen jaren zoveel verschillende batterijtechnologieën onderzocht en ontwikkeld. Tot
het punt dat sommigen van hen nu uit het zand komen … dat is wat onlangs gebeurde in
Finland, waar afgelopen juli de eerste commerciële zandbatterij ter wereld live ging. Maar hoe werkt het
en is het een levensvatbaar pad om energie op te slaan? Eens kijken of we hierover een besluit kunnen nemen.
Voordat we in de zandbatterij graven, moeten we eerst wat achtergrondinformatie opdoen over thermische energieopslag
(WKO), de technologie achter deze nieuwe uitvinding. Als je regelmatig naar mijn video's kijkt
, heb je waarschijnlijk gemerkt dat ik de laatste tijd een beetje hot ben.
Ik heb het gehad over warmteopslag met faseovergangsmaterialen en moleculen, evenals over geconcentreerde
zonne-energiecentrales. Chemische opslag is niet de enige optie die we hebben om duurzame energie in te slaan.
Je kunt hernieuwbare energie omzetten in warmte en die in plaats daarvan opslaan. Met andere woorden, u zou een
thermische of warmtebatterij hebben. Maar waarom zouden we ons druk maken over het opslaan van koolstofvrije warmte? Volgens
de Energy Information Administration (EIA) was verwarming, samen met koeling en ventilatie,
goed voor 46% van de energievraag van de Amerikaanse gebouwen in 2021. Toch komt deze stroom uit vuile bronnen.
Meer dan 50% van de nieuwe Amerikaanse huizen is nog steeds afhankelijk van aardgas voor ruimte- en waterverwarming. Bovendien,
op basis van een recente studie, veroorzaakt het opwarmen van water in onze huizen en kantoren en het voeden van
industriële processen bij lage temperaturen, zoals het drogen van bakstenen en voedsel, 10% van de energiegerelateerde CO2-emissies in de VS.
U begrijpt misschien waarom het ontwikkelen van meer thermische opslageenheden onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen zal verminderen,
wat kan helpen de klimaatimpact van ons warmteverbruik te verkleinen.
Dus, hoe werkt de technologie? Verstandige warmteopslag is momenteel een van de meest voorkomende
WKO-oplossingen. Kortom, je verwarmt een vloeistof of een vaste stof door
overdag of in de zomer wind- of zonne-energie te oogsten, wanneer er voldoende van is. De typische manier om dit te doen is
om elektriciteit door een verwarmingselement te leiden dat in contact staat met uw opslagmateriaal. Om
de warmte af te voeren, verlaagt u eenvoudig de temperatuur van de batterij door er koele lucht in te leiden. Je warmteoverdrachtsmedium
kan zoiets eenvoudigs zijn als water of complexere verbindingen zoals gesmolten zouten, die
meestal worden geïntegreerd met geconcentreerde zonne-energiecentrales (CSP), zoals ik in een vorige video heb besproken.
Een van de belangrijkste redenen waarom we meer faciliteiten voor energieopslag moeten ontwikkelen, is om de
beperking van hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind tot een minimum te beperken. Dan hebben we meer energie-output
dan de vraag. Een goed voorbeeld daarvan is wanneer je op een winderige dag windturbines ziet stilstaan.
Ze hebben ze uitgeschakeld omdat er geen vraag is naar de opgewekte energie. Zoals voorspeld door
de Australian Energy Market Operator (AEMO), zal tegen 2050 meer dan 20% van de hernieuwbare energiebronnen worden beperkt.
Daarom kunnen TES-systemen een rol spelen om ons uit warm water te halen. Het Zweedse
nutsbedrijf Vattenfall zal binnenkort een 45 meter hoge toren (ongeveer 150 voet) vullen met water in Berlijn.
Leuk weetje: de hoeveelheid water in hun tank zou 350.000 badkuipen vullen … hoewel
ik niet denk dat ik een bad in hun tank zou willen nemen. Hun batterij bevindt zich naast een
power-to-heat (P2H) -installatie die overtollige windenergie van het net oogst
om het water op te warmen tot net onder 100 ° C (212 ° F). Naar verwachting zal
hun gigantische thermoskan in april 2023 operationeel zijn en zal het water warm houden en het tot 13 uur leveren wanneer dat nodig is.
Dit klinkt veelbelovend, maar wat als we onze vuile warmte zouden kunnen opruimen door vuil te gebruiken?
Maar voordat we daar aan toe zijn, wil ik Aura bedanken voor het sponsoren van dit deel van de video van vandaag.
Mijn identiteit werd het afgelopen jaar gestolen en moest veel tijd besteden om dat te repareren.
Mijn eerste indicatie van het probleem was toen ik een brief van de IRS kreeg waarin stond dat ik achterstallige
belastingen moest betalen voor de werkloosheidsuitkeringen die ik ontving. Hier is het ding, ik heb nooit werkloosheid geclaimd.
Na dat fiasco wendde ik me tot Aura om mezelf te beschermen tegen identiteitsdiefstal en creditcardfraude
. Ze bieden een alles-in-één, proactieve online bewakingsservice die het dark
web controleert op uw e-mails, wachtwoorden, burgerservicenummers en u waarschuwt voor eventuele problemen die het vindt.
U kunt zelfs uw bankrekeningen koppelen om te controleren op ongebruikelijke uitgaven. Het is ongelooflijk eenvoudig te gebruiken
en in te stellen en heeft 24/7 ondersteuning in de VS. Als u het slachtoffer bent van identiteitsdiefstal, zal het Aura-team u helpen bij het
navigeren door de kredietbureaus om het probleem op te lossen. Aura is tot 4x sneller dan de
concurrentie in het melden van een probleem. En alle abonnementen worden gedekt door een
verzekering voor identiteitsdiefstal van $ 1.000.000. Voor een beperkte tijd biedt Aura u een gratis proefperiode van 14 dagen aan,
ga naar aura.com/matt of bezoek de link in de beschrijving om uw gratis proefperiode van 14 dagen te starten.
Ze vinden dat veilig online zijn een recht is. Meld u vandaag nog aan voor een gratis proefperiode en
controleer of uw gegevens al onderdeel zijn geweest van een datalek. Nogmaals bedankt aan Aura en aan
jullie allemaal voor het steunen van het kanaal. Nu terug naar deze vuiloplossing...
Onlangs heeft de Finse start-up, Polar Night Energy, een nieuw stuk speelgoed toegevoegd aan de verwarmde zandbak ... een 23 voet
hoge (ongeveer 7 meter) stalen silo met 100 ton laagwaardig zand en een stelletje pijpen.
Maar ze gebruiken dit opslagmedium niet om een ​​zandkasteel te bouwen in de Finse poolnachthemel.
Na een pilot van 3 MWh in Tampere te hebben uitgevoerd om een ​​aantal gebouwen op te warmen, heeft de startup hun ontwerp verfijnd
en opgeschaald. In samenwerking met Vatajankoski, de
beheerder van stadsverwarmingsnetwerken van Kankaanpää, verwarmt een grotere batterij al lokale huizen, kantoren en zelfs een
gemeentelijk zwembad, dat in totaal ongeveer 10.000 mensen bedient. En ze kunnen dit
overal ter wereld nabootsen waar je een stadsverwarmingsinfrastructuur hebt. Net als in New York,
Boston, Philadelphia, San Francisco, Denver, Minneapolis en andere grote Amerikaanse steden. Zoals aangeprezen
door Polar Night Energy, kan hun nieuwste batterijmodel tot 8 MWh energie opslaan als warmte.
Afgezien van voordelen voor het milieu, stelt deze opslagoplossing de stad in staat om geld te besparen.
De winter lijkt daar nooit te eindigen en de Finse temperaturen kunnen bijna net zo laag zijn als die in
Alaska. Zoals u zich kunt voorstellen, vertaalt de enorme warmtevraag tijdens het lange koude seizoen zich in hoge
kosten. Aan de andere kant zal de zandbatterij schone stroom opslaan in de zomer wanneer deze
gemakkelijker beschikbaar is, en deze vervolgens hergebruiken tijdens de lange winter wanneer er weinig zonneschijn is.
Daarom is het financieel handig om je erin te verdiepen. Tegenwoordig zou dit een grotere impact hebben dan
ooit. Sterker nog, na een recent betalingsgeschil heeft Rusland afgelopen mei de gastoevoer naar Finland bevroren,
dus je begrijpt waarschijnlijk waarom ze veel goedkope warmte nodig hebben om zichzelf warm te houden.
Lokale overheden zijn behoorlijk enthousiast over het idee en willen het 1000 keer groter maken.
Maar hoe veranderde Polar Night Energy een met zand gevulde tank in een warmteopslagbatterij? De batterij is aangesloten
op het net en ontvangt overtollige door zonne- en wind opgewekte elektriciteit als input. Dit
wordt vervolgens omgezet in warmte en overgebracht naar het zand. Om specifieker te zijn, de hernieuwbare
energie drijft een weerstandsverwarmer aan, die de lucht verwarmt, die vervolgens door
de leidingen rond het zand wordt gecirculeerd. Hoewel het misschien ingewikkeld klinkt, is hun warmteontwikkeling afhankelijk van resistieve verwarming,
wat in feite is hoe gewone apparaten zoals broodroosters werken. Zoals de startup beweert, is
hun reservoir goed geïsoleerd van de buitenomgeving, waardoor
warmteverliezen in de loop van de tijd worden geminimaliseerd. Met temperaturen tot 600 ° C (1112 ° F), kan hun op zand gebaseerde eenheid
maandenlang warmte vasthouden. Wanneer het tijd is om het af te leveren, blaas je gewoon koele lucht door de
pijpen in het hete zandbed. Het eindresultaat dat uit het systeem komt, is hete lucht
die groenere stoom kan produceren voor industriële processen, het verwarmen van openbaar water of huizen.
Het is duidelijk dat het gebruik van zoiets eenvoudigs en veiligs als zand om groene stroom op te slaan
... hot stuff is, maar hoe verhoudt het zich tot andere opslagtechnologieën? Eenvoud is een van de
belangrijkste voordelen van op zand gebaseerde warmtebatterijen. Zoals de chief executive officer van de startup zei,
"is het echt een typische silo" die in "elke staalwerkplaats" kan worden gebouwd.
Hoe gek het ook klinkt, ze hoeven geen fabrieken te bouwen als ze opschalen.
Uiteraard hebben ze meer componenten nodig zoals leidingen, pompen, ventilatoren, verwarmingselementen,
enz. Maar dit is allemaal standaarduitrusting die overal gemakkelijk verkrijgbaar is. Hetzelfde geldt
voor hun belangrijkste ingrediënt, zand. Dit is een belangrijk voordeel ten opzichte van conventionele chemische batterijen,
die afhankelijk zijn van moeilijk te delven metalen zoals lithium, nikkel en kobalt.
Hoewel Polar Night Energy elk type zand vanaf elke locatie kan gebruiken, geeft de startup
prioriteit aan het upcyclen van het zand dat wordt weggegooid in de bouwsector, waardoor afval wordt geminimaliseerd.
En dat is niet de enige milieubonus. Volgens schattingen van een derde partij, Mission Innovation,
op basis van het Avoided Emissions Framework, zou de zandbatterij van Polar Night Energy
in 2030 meer dan 100 miljoen ton CO2e per jaar kunnen vermijden. Dat is bijna het dubbele van de CO2e-output van New York City vanaf 2020.
Ook, in tegenstelling tot chemische opslag , is er geen elektrolytoplossing nodig om ionen
rond te brengen. En dat is een pluspunt, aangezien de elektrolyt na verloop van tijd degradeert en de levensduur van lithium-ionbatterijen
maximaal ongeveer 15 jaar is. De met zand gevulde geïsoleerde tank,
ontworpen door Polar Night Energy, is daarentegen bestand tegen hoge temperaturen zonder zijn warmtevasthoudend
vermogen te verliezen en kan, zoals het bedrijf beweert, minstens 50 jaar meegaan.
Die claim lijkt heel redelijk gezien de gebruikte materialen en componenten. Bovendien,
terwijl de huidige sweet spot van lithium-ionbatterijen voor kosten- en energieopslag ongeveer 6 uur is, is
het op zand gebaseerde apparaat geschikt voor seizoensgebonden opslag. Desalniettemin kookt er een kokende aardappel
onder het door hitte geteisterde zand. Uit deze apparaten haal je geen groene stroom. Ik
bedoel, in theorie zou je de opgeslagen warmte kunnen gebruiken om een ​​stoomturbine aan te drijven, maar dat zou een extra
stap toevoegen aan de round trip efficiency (RTE), waardoor deze drastisch wordt verlaagd van 99% naar 25%. Dit is
mijlenver verwijderd van lithium-ionbatterijen, met slechts 5% energieverlies tijdens hun werking.
Dus in plaats van er elektriciteit van te maken, zou het ecologisch en economisch
duurzamer zijn om de hernieuwbare warmte te gebruiken zoals deze is. We zouden het bijvoorbeeld kunnen aanboren om
aardgasgestookte ketels te vervangen voor de verwarming van onze gebouwen. Dit zou echter alleen zinvol zijn in steden
met een infrastructuur op districtschaal. Bovendien zou deze groene P2H-oplossing
ook warmte-intensieve industriële processen, zoals de staal- en cementproductie, koolstofvrij kunnen maken.
Ik hoor je al. Hoe halen warmtebatterijen zoals deze zo'n hoge RTE?
Zoals eerder vermeld, vertrouwt het Polar Light Energy-systeem op elektrische weerstandsverwarming,
die 100% energiezuinig is.
Omdat het kan werken bij temperaturen tot 600 ° C (1112 ° F), slaat zand meer energie
op per volume-eenheid dan water, dat om voor de hand liggende redenen niet boven 100 ° C (212 ° F) kan komen. Polar
Night Energy zei dat hun batterij ongeveer 3x meer energie heeft dan op water gebaseerde gevoelige TES.
Het systeem zou het meest gunstig zijn voor stadsverwarmingsgebieden, zoals sommige steden, universiteiten,
sommige industriële locaties, enzovoort. Kortom,
overal waar een stoominstallatie ter plaatse is, kan een van deze zandbatterijen worden gebruikt,
aangezien de infrastructuur er al is. In plaats van stoom
door de pijpleidingen te laten stromen, zou er in plaats daarvan geforceerde hete lucht uit het zand doorheen gaan.
Maar hoe zit het met de kosten? Hoewel zand spotgoedkoop is, hebben ze
veel stalen buizen nodig die erin begraven zijn, wat hun kosten kan opdrijven. Polar
Night Energy gelooft echter dat het 100x opschalen van hun faciliteit alleen zou leiden tot een 20x hogere prijs.
Om specifieker te zijn, de startup voorspelde een kostprijs van 10 euro (ongeveer $ 10) per kWh zodra
hun systeem een ​​opslagcapaciteit van 20 GWh bereikt. Om u enig perspectief te geven, hebben
onderzoekers een streefprijs van minder dan $ 15 / kWh vastgesteld bij het ontwikkelen van nieuwe TES-systemen. Ondanks
dat de schattingen van Polar Night Energy in overeenstemming zijn met de verwachtingen van economen, is er een addertje onder het gras. Hun huidige
opslagcapaciteit is slechts 8 MWh, dus het zal even duren voordat hun technologie concurrerend is.
Hoewel zandbatterijen niet het wondermiddel zijn voor een koolstofvrije wereld, kunnen ze een sleutelrol
spelen bij het koolstofarm maken van onze energie-infrastructuur in combinatie met andere chemische en thermische
opslagoplossingen. In plaats van windturbines stil te laten staan, kunnen
ze bij een lage vraag en een hoog aanbod energie opwekken voor opslag in een van deze zandbatterijen.
Ik heb het al eerder gezegd en ik zeg het nog een keer, het draait allemaal om het kiezen van het juiste gereedschap voor
de juiste klus. Er is hier geen wondermiddel, maar een hele reeks oplossingen.
Dus ben je er nog niet uit? Denk je dat de zandbatterij kans van slagen heeft?
Spring in de reacties en laat het me weten en bekijk zeker mijn vervolgpodcast
Still TBD, waar we enkele van uw feedback zullen bespreken. Als je deze video leuk vond,
bekijk dan zeker een van deze video's hier. En dank aan al mijn klanten
voor jullie voortdurende steun en welkom aan nieuw Supporter+ lid Silvio Clausen.
En bedankt aan jullie allemaal voor het kijken. Ik zie je in de volgende.