Finlandia ogrzewa miasteczko gigantyczną „baterią z piasku”. Emisje spadły o 70 proc.

W niewielkim Pornainen na południu Finlandii działa instalacja, która może stać się ważnym elementem przyszłości energetyki. Zamiast litu, kobaltu czy innych surowców wykorzystywanych w klasycznych akumulatorach magazynuje energię w 2000 ton rozdrobnionego steatytu. Energia elektryczna jest zamieniana w ciepło, przechowywana w ogromnym silosie, a następnie wykorzystywana do ogrzewania domów i budynków publicznych. Po pierwszym pełnym okresie eksploatacji rezultaty są bardzo konkretne: emisje związane z miejskim ciepłownictwem spadły o około 70 proc., zużycie zrębków drzewnych o 60 proc., a oleju opałowego praktycznie do zera.

Instalacja została opracowana przez fińską firmę Polar Night Energy dla przedsiębiorstwa ciepłowniczego Loviisan Lämpö. Ma 1 MW mocy cieplnej i może zgromadzić 100 MWh energii. Zapas wystarcza mniej więcej na miesięczne zapotrzebowanie Pornainen na ciepło latem lub około tygodnia podczas fińskiej zimy.

To szczególnie interesujący przykład rozwiązania jednego z największych problemów związanych z energią słoneczną i wiatrową: co zrobić z energią wtedy, gdy jest jej dużo, ale zapotrzebowanie jest niewielkie?

Zamiast drogich surowców – 2000 ton odpadu z produkcji kominków

Nazwa „bateria z piasku” jest chwytliwa, ale w przypadku instalacji w Pornainen nie jest całkowicie dosłowna. W ogromnym zbiorniku nie znajduje się zwykły piasek, lecz około 2000 ton rozdrobnionego steatytu. Materiał jest produktem ubocznym powstającym przy produkcji akumulacyjnych kominków firmy Tulikivi.

Zamiast więc wydobywać specjalnie nowy surowiec, wykorzystano materiał, który pozostaje po innym procesie przemysłowym. Dla konstruktorów ważne jest przede wszystkim to, że może on być wielokrotnie rozgrzewany do bardzo wysokich temperatur i długo utrzymywać zgromadzone ciepło.

Sama konstrukcja ma około 13 metrów wysokości i 15 metrów szerokości. Wewnątrz znajduje się system przewodów, który umożliwia przekazywanie energii cieplnej do materiału magazynującego, a następnie jej odzyskiwanie.

System wykorzystuje energię elektryczną z sieci lub lokalnych źródeł odnawialnych. Gdy energii jest dużo, a jej cena niska, prąd zasila grzałki. Ogrzane powietrze krąży następnie w zamkniętym obiegu przez system rur przebiegających wewnątrz magazynu.

W ten sposób energia elektryczna nie jest przechowywana jako ładunek chemiczny, jak w akumulatorze litowo-jonowym. Zostaje zamieniona na ciepło i zachowana wewnątrz ogromnej masy materiału.

Ciepło można przechowywać przez długi czas

Jedną z najważniejszych cech technologii jest niewielka utrata zgromadzonego ciepła.

Polar Night Energy podaje, że w obecnej konstrukcji materiał magazynujący można rozgrzać do około 600 stopni Celsjusza, natomiast ciepło dostarczane odbiorcom może mieć formę gorącej wody, powietrza lub pary o temperaturze sięgającej około 400 stopni.

Firma przeprowadziła również modelowanie instalacji w Pornainen. Wynika z niego, że gdyby w pełni naładowany magazyn pozostawić całkowicie bez używania, potrzebowałby około trzech miesięcy, aby utracić połowę zgromadzonej energii.

Ma to duże znaczenie w systemie opartym na źródłach zależnych od pogody.

Elektrownie słoneczne produkują najwięcej energii w jasnych godzinach dnia, a farmy wiatrowe – wtedy, gdy występują odpowiednie warunki atmosferyczne. Zapotrzebowanie gospodarstw domowych i przemysłu nie zawsze pokrywa się jednak z tymi okresami.

Duży magazyn ciepła pozwala wykorzystać tanią energię elektryczną wtedy, gdy jest dostępna, i zachować ją do momentu, kiedy pojawi się zapotrzebowanie na ogrzewanie.

– Przechodzimy ze świata wielkich elektrowni do świata, w którym energię produkują Słońce i wiatr – tłumaczył CNBC Tommi Eronen, współzałożyciel i prezes Polar Night Energy.

Taka zmiana wymaga znacznie większych możliwości magazynowania energii.

Pierwszy rok przyniósł bardzo konkretne rezultaty

Technologia przestała być już tylko interesującym eksperymentem.

Polar Night Energy opublikowała w czerwcu 2026 roku podsumowanie pierwszego okresu działania instalacji w Pornainen. Według danych firmy sprawność systemu przekroczyła 85 proc., a dostępność ciepła w lokalnej sieci ciepłowniczej wyniosła 100 proc.

Najbardziej widocznym rezultatem jest jednak redukcja emisji.

W porównaniu z wcześniejszym sposobem produkowania ciepła emisje gazów cieplarnianych związane z siecią spadły o około 70 proc. Jednocześnie zużycie zrębków drzewnych zmniejszono o 60 proc., a zużycie oleju wyeliminowano.

Według Polar Night Energy odpowiada to ograniczeniu emisji o około 160 ton ekwiwalentu CO2 rocznie. Mniejsze spalanie biomasy oznacza też ograniczenie zapotrzebowania na drewno – firma szacuje efekt na równowartość około 14 hektarów lasu rocznie.

Dotychczasowa elektrociepłownia na zrębki nie została jednak zlikwidowana. Pozostaje źródłem rezerwowym i może być wykorzystywana w okresach największego zapotrzebowania.

Miasteczko zyskało również większe bezpieczeństwo energetyczne

Pornainen liczy około 5 tys. mieszkańców. Do lokalnej sieci ciepłowniczej podłączone są między innymi szkoła, urząd miasta i biblioteka.

Korzyści z nowego magazynu nie ograniczyły się do zmniejszenia emisji. Burmistrz Pornainen Antti Kuusela zwraca uwagę, że instalacja zwiększyła również niezawodność systemu i pozwala łatwiej reagować na zakłócenia.

– Najważniejsze mierzalne korzyści to poprawa bezpieczeństwa dostaw, stabilność cen i zmniejszenie emisji – powiedział Kuusela.

Pojawiła się nawet możliwość rozbudowy sieci. Dzięki większej dostępnej mocy do miejskiego ogrzewania może zostać podłączona nowa wielofunkcyjna hala sportowo-eventowa, mimo że będzie dużym odbiorcą energii. Z systemu ma korzystać również odnowiona szkoła.

Dla mieszkańców technologia, która na pierwszy rzut oka przypomina wielki stalowy silos, przekłada się więc na coś bardzo konkretnego – ciepło w budynkach, większą odporność systemu na wahania cen paliw i mniejsze spalanie surowców.

To nie jest klasyczna bateria elektryczna

W przypadku „baterii z piasku” łatwo o pewne nieporozumienie.

Obecna instalacja w Pornainen nie działa tak jak ogromny powerbank, który magazynuje prąd, a potem bezpośrednio oddaje go do sieci elektrycznej.

Jest to magazyn energii cieplnej.

Energia elektryczna zostaje wykorzystana do wytworzenia ciepła, następnie przechowywana jest w rozgrzanym materiale, a później odzyskiwana przede wszystkim w formie gorącej wody, powietrza albo pary.

W zastosowaniach takich jak ogrzewanie miast czy niektóre procesy przemysłowe ma to dużą zaletę. Jeżeli końcowym produktem potrzebnym odbiorcy i tak jest ciepło, nie trzeba ponownie zamieniać go na energię elektryczną.

To pozwala uniknąć dodatkowych strat związanych z kolejną konwersją.

W Pornainen sprawność całego procesu cieplnego przekroczyła w pierwszym roku 85 proc.

Następny krok: z piasku znowu ma popłynąć prąd

Finowie pracują jednak również nad rozwiązaniem, które będzie potrafiło zrobić kolejny krok.

Polar Night Energy rozwija obecnie projekt Sand to Power, czyli system Power-to-Heat-to-Power. Jego zadaniem będzie nie tylko przechowywanie energii jako ciepła, lecz także ponowne przekształcanie części zgromadzonej energii w elektryczność.

Projekt jest wspierany przez Business Finland kwotą 2,1 mln euro. Testy prowadzone są w Valkeakoski i mają pomóc ustalić, czy rozwiązanie będzie można wdrożyć na skalę komercyjną.

Samo odzyskanie prądu będzie mniej efektywne niż bezpośrednie wykorzystanie ciepła. Według informacji przekazanych podczas testów przewidywana sprawność konwersji z powrotem na energię elektryczną wynosi około 30–35 proc. Jeżeli jednak zakład lub elektrociepłownia wykorzystuje jednocześnie energię elektryczną i powstające ciepło, całkowita efektywność systemu może być znacznie większa.

To może otworzyć „bateriom z piasku” kolejne zastosowania, zwłaszcza w przemyśle.

Pierwsza była znacznie mniejsza

Pornainen nie jest pierwszym miejscem, w którym Finowie wypróbowali tę technologię.

Pierwsza komercyjna instalacja Polar Night Energy zaczęła działać w 2022 roku w Kankaanpää. Miała około 7 metrów wysokości, 4 metry szerokości i mieściła około 100 ton piasku. Jej moc cieplna wynosiła 200 kW, a pojemność 8 MWh.

Obiekt w Pornainen jest więc wielokrotnie większy – jego pojemność wynosi 100 MWh.

I na tym rozwój się nie kończy.

Polar Night Energy i Lahti Energia podpisały już umowę na budowę kolejnego magazynu w Vääksy. Ma mieć moc 2 MW i aż 250 MWh pojemności, czyli dwa i pół raza więcej niż instalacja w Pornainen. Jego ukończenie przewidziano na lato 2027 roku.

Nowa konstrukcja ma zawierać około 2400 ton lokalnego naturalnego piasku i ograniczyć emisje pochodzące z paliw kopalnych w tamtejszej sieci ciepłowniczej o około 60 proc.

Oznacza to, że fińska technologia przechodzi już od pojedynczego pilota do kolejnych coraz większych instalacji.

Prosty materiał może pomóc rozwiązać skomplikowany problem

Największą zaletą pomysłu nie jest to, że piasek czy skała magazynują ciepło. Ludzie wykorzystują tę właściwość materiałów od bardzo dawna.

Nowością jest zastosowanie jej w dużych, sterowanych cyfrowo systemach energetycznych, które potrafią kupować energię wtedy, gdy jest tania, magazynować ją przez długi czas i oddawać w momencie największego zapotrzebowania.

Technologia nie zastąpi wszystkich innych sposobów magazynowania energii. Akumulatory litowo-jonowe nadal świetnie sprawdzają się tam, gdzie potrzebny jest szybki przepływ energii elektrycznej. Elektrownie szczytowo-pompowe, wodór czy inne magazyny długoterminowe również mają własne zastosowania.

Fińskie rozwiązanie pokazuje jednak, że nie każde wyzwanie energetyczne trzeba rozwiązywać za pomocą tych samych technologii.

W ogrzewaniu miast i przemyśle końcowym produktem często ma być właśnie ciepło. W takiej sytuacji ogromny magazyn wykonany z prostego materiału może okazać się bardziej praktyczny niż kosztowny zestaw klasycznych akumulatorów.

Pornainen dostarcza dziś szczególnie wartościowego argumentu: nie chodzi już wyłącznie o laboratoryjne obliczenia. Instalacja działa w rzeczywistej sieci ciepłowniczej i po pierwszym roku przyniosła 70-procentową redukcję emisji, całkowitą eliminację oleju oraz znacznie mniejsze zużycie biomasy.

Finowie zaczęli kilka lat temu od zbiornika mieszczącego około 100 ton piasku. Dziś w Pornainen pracuje magazyn wykorzystujący 2000 ton steatytu, a w przygotowaniu jest jeszcze większa instalacja o pojemności 250 MWh.

Jeżeli kolejne projekty potwierdzą te wyniki, „bateria z piasku” może stać się jednym z prostszych sposobów na wykorzystanie coraz większej ilości energii ze Słońca i wiatru – również wtedy, kiedy akurat nie świeci i nie wieje.

Źródła: cnbc.com, polarnightenergy.com, polarnightenergy.com