Polska Bateria z Piasku w każdym polskim domu
Bo i Norweska już jest i nawet amerykańska. Ale są skomplikowane i drogie.
od jakichś dwóch lat co chwila słyszymy o bateriach z piasku. Do tej pory była to bateria z norwegii a teraz pojawiła się amerykańska
To są baterie termiczne czyli przechowujące ciepło bo była też bateria gdzie mokry piasek był elektrolitem.
Ale my mówimy o rzeczy ważnej w naszym klimacie czyli przechowywaniu ciepła tym ważniejszej im bardziej prawdopodobne stają się dynamiczne ceny energii i szersze użycie domowych elektrowni wiatrowych oraz systemów kogeneracji gdzie odzyskujemy ciepło z generatorów spalinowych.
Jedno i drugie i trzecie przynosi znacznie większe zyski jeżeli możemy zmagazynować energię tanio i w dużym magazynie.
Jak dużym?
Mała 2kW elektrownia w czasie przejścia frontu atmosferycznego wyprodukuje w ciągu doby 50kWh
a ostatnio popularna 10kW(jimmiemu sprzedały się w kilka godzin) to 250kWh na dobę przy wietrze 40km/h.
No a Kto ma magazyn 200kWh? To przecież koszt 20 000$
No i dlatego norwedzy wymyślili żeby magazynować energię w piasku.
Idea nie jest nowa bo duże zbiorniki buforowe w domach niektórych kolegów(pozdrawiamy Mecenasa On Off grid i jego 1000l zbiornik) pełną przecież taką właśnie rolę.
Jeżeli woda robi robotę to Dlaczego piasek? Bo woda jest ma ograniczenia.
Przede wszystkim temperatura. Max do którego można nagrzać wodę to 100℃ powyżej mamy parę, problematyczne ciśnienie i ogólnie robi się niebezpiecznie i instalacja jest dużo droższa.
No i właśnie najważniejsza różnica to koszt.
Bo wprawdzie Woda jest niedroga ale zbiorniki na wodę są drogie.
Zbiornik taki jak ma kolega Adrian czyli 1000l to ok 1500euro. I ta Cena nie obejmuje instalacji. A dla tonowego zbiornika instalacja nie jest prosta. Sam transport takiego zbiornika to już wyzwanie.
To Jak rozwiązali to norwedzy? Bo to o nich pieją wszystkie telewizje ?
Ich magazyn jest b.prosty: wewnątrz zbiornika z piaskiem mamy grzałkę elektryczną a w piasku włożone wężownice ogrzewające przepływającą wodę.
Proste jak drut ale…
Kilka szczegółów komplikujących sprawę :
– woda ma bardzo wysoką pojemność cieplną czyli każdy kilogram wody podgrzanej do temperatury 50st(optymalna temperatura dla pracy pomp ciepła) z temperatury pokojowej 20℃ przechowa nam 0.035kWh czyli wspomniany kolega adrian(ciekawe czy ma czkawkę) ma u siebie w zbiorniku 1000l odpowiednik baterii 35kWh.
-no A piasek? Piasek ma znacznie mniejszą pojemność cieplną kazdy kilogram piasku podgrzany do tej samej temperatury to tylko 0.007kWh więc tona piasku to jedynie 7kWh pojemności.
Ale zaraz zaraz jaka tona? piasek jest cięższy niż woda !
Jest. ale niewiele .
1l piasku waży 1,6kg
co oznacza że w zbiorniku Adriana zmieściło by się 1600kg piasku
Czyli pojemność cieplna to 1600 x 0,007
Czyli ciągle 11kWh. No jednak 3x mniej niż woda
No to dlaczego norwedzy się w to bawią? Czemu nie zostaną przy wodzie?
Bo nawet bardzo duży zbiornik na piasek jest tani i łatwy do zbudowania.
Na dodatek jeżeli oni chcą to ogrzewać elektrownią wiatrową a nie pompą ciepła to oznacza że mamy do dyspozycji większy zakres temperatur.
Jeżeli podgrzewamy piasek elektrycznie to nic nie stoi na przeszkodzie żeby go podgrzać do 100 czy więcej stopni i wtedy pojemność każdego metra sześciennego piasku(czyli 1600kg) wzrasta nam do 30kWh a nic nie stoi na przeszkodzie żeby nasypać nawet 1000m3 i mamy magazyn 30MWh
Wprawdzie pojawiają się problemy z cisnieniem przy przekroczeniu temperatury wrzenia wody co powoduje że w warunkach domowych taka instalacja jest zbyt droga (amerykańska wersja to 7000$)
ale z kolei automatyka kontrolująca prędkość przepływu przy dużej skali magazynu jest już niewielkim wydatkiem.
Ale mówiłeś o polskiej baterii piaskowej.
No bo moi klienci sprzed 15lat takie budowali!
Nie wiedząc że można byłoby zrobić na tym jakiś tytuł naukowy i duże dotacje, kilku klientów kupujących większe elektrownie wiatrowe już wtedy wpadło na pomysł żeby zakopać duże 2000l i więcej zbiorniki buforowe w ziemi obok domu bo panie to co ze zbiornika ucieknie to mi i tak ziemie pod domem ogrzeje.
I To była wersja WTĘPNA
Ale zastanówmy się jak to wygląda gdybyśmy wykorzystali doświadczenia tych pionierów, kolegi adriana i dołożyli do tego konstrukcję norwegów?
Czyli obsypali zbiornik buforowy piaskiem. Zamiast budować wokół niego drogą izolację termiczną zasypujemy go piaskiem
Co wtedy zyskujemy?
- Niższy koszt instalacji zbiorniki 100-200l są tanie i szeroko dostępne a ich instalacja i transport są relatywnie proste(zbiornik 1000l nie w każdej kotłowni się zmieści albo nawet nie do każdej może być wniesiony)
- Natychmiastową ciepłą wodę/temperaturę pracy co bo zbiornik 100l nagrzeje się dużo szybciej niż 1000l
- Łatwe magazynowanie dużej ilości energii gdyż piasek możemy grzać elektrycznie do 100st ale również pompą ciepła do temperatury 50st w czasie tanich stawek energii
- Tanią izolację termiczną bo piasek oprócz przechowywania ciepła spowalnia jego wypromieniowanie na zewnątrz(patrz oporność cieplna)
- Możliwość posadowienia magazynu na zewnątrz budynku jak norwedzy bo oporność cieplna suchego piasku to 0.15 – 0.25 W/mK (dla porównania styropian to 0.035 – 0.037 W/m·K)czyli piasek jest dopuszczalny jako samodzielny izolator w instalacjach wodno kanalizacyjnych a koszt takiej izolacji jest b.niski w porównaniu do tradycyjnych materiałów
I To też było kolejnym powodem dla którego norwedzy postanowili zastosować baterie z piasku. W norwegii jest zimno jak nie przymierzając w Suwałkach
Podsumowując użycie baterii piaskowej połączonej z buforem wodnym pozwala nam zaoszczędzić i na pojemności zbiornika i na jego izolacji.
Wydaje się więc że tam gdzie pozwala na to konstrukcja budynku może to być interesujące rozwiązanie magazynowania energii również dla ciepła wykorzystywanego w zakładach pracy, szkołach czy osiedlach.
Norwedzy budują teraz baterię utrzymujące energię na ogrzanie miasta przez 10dni.
Nam w domu nie jest zazwyczaj potrzebna aż taka pojemność ale dodatkowe kilka ton piasku w piwnicy czy kotłowni może nam zaoszczędzić znaczącą sumę w okresie grzewczym.
Osobiście najbardziej mnie ciekawi użycie tak dużego magazynu ciepła przy ogrzewaniu pompą ciepła w okresie silnych mrozów.
Kiedy różnica temperatury pomiędzy dniem a nocą wynosi nawet 20stC
to cop pompy ciepła
w ciągu dnia przy +2 będzie 4
a w nocy przy -15 będzie 1.5
To wtedy mając magazyn bardziej opłaca nam się aby pompa pracowała pełną mocą w dzień gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa a my możemy po prostu zmagazynować ciepło na czas nocy gdy wydajność pompy spada.
Dla tej samej ilości ciepła przetransportowanego do Domu zużyjemy w takim scenariuszu 3x mniej energii elektrycznej.
Na dodatek taką baterię piaskową możemy dołożyć do już istniejącej instalacji grzewczej po prostu umieszczając nasz bufor w piasku!
I jeszcze chcą na to dawać dotacje!
I teraz pytanie do Towarzystwa: jak dawać dodatkową wężownicę z pompy w piasek? Bo musi być priorytet przecież. Najpierw zbiornik potem grzeje piasek nie? Po prostu kolejny zawór trójdrożny i termostat? Czy nie dawać i piasek będzie się grzał od zbiornika? Jak kombinujecie panowie?
ok. Ale jak zrobić taką baterię bo obejrzałem wideo i na stronie miała być informacja jak zrobić takie ustrojstwo… Potrzebne są konkrety a nie teoria.
Panie Arku za ile mógłbym kupić domek całoroczny 35m.kwadratowych z montażem. Pozdrawiam Krzysztof
Witam,
prośba o kontakt, oraz informację kto mógłby wykonać to rozwiązanie w wersji przemysłowej?
Wszytko fajnie piasek ma wysoką rezystancję termiczną ale kiedy jest suchy. A jak zapewnić żeby był on suchy w ziemi i jeszcze podgrzewać go do temperatur ponad 100stC?
Z chęcią podejmę się wykonania sterowania – sterownik elektroniczny wraz z oprogramowaniem w ramach Open Source.
Strategie sterowania oraz funkcje sterownika do przedyskutowania – najlepiej spisane w formie specyfikacji/wymagań.
Zapraszam fascynatów tej technologii z wiedzą systemową / pomysłami do zdefiniowania specyfikacji/wymagań oraz chętnych do zaprojektowania oraz wykonania części mechanicznej (na początek prototypowej) do współpracy.
Prosty eksperyment, do wykonania w domu. Niewielki pojemnik z piaskiem tak ze 100-200ml zalewamy np. 3-4 łyżkami wody i wkładamy do mikrofali na 30 sekund. Woda – by dało się odebrać energię od mikrofal – nie jako „pojemność cieplna”. Uwaga, pojemnik musi się nadawać do mikrofal, otwarty od góry bo wybuchnie. Używałem dużego po witaminach ale pewnie są lepsze. Całkiem fajna grzałka „do siedzenia przy kompie” zimą – a jednocześnie dużo lepiej zaczynamy nabierać poprawnej intuicja jaka jest różnica między szklanką gorącej wody i szklanką gorącego piasku. Przenikanie/oddawanie ciepła jest zupełnie inne.
Gdzie ta strona Panowie 🙂
Do grudnia 2024 będę kupywal kawałek ziemi , na którym mogę chętnie poprseprowadzax testy, a ze to lubuskie , gdzie leżymy na piasku to akurat 😉
To może by po całym obwodzie piaskiem obsypać fundamenty( a może i wyżej podciągnąć poziom piasku – np. 1m wysokości ściany budynku ) i grzać mury ?
Albo idąc totalnie w tym kierunku – czemu by grzałek nie wpakować bezpośrednio w mur 😀