Un sistema innovativo per immagazzinare energia termica per lunghi periodi, all’interno di grandi serbatoi riempiti con sabbia ad alta temperatura, da riutilizzare per il teleriscaldamento e per applicazioni industriali.
La “sand battery” sviluppata e realizzata dall’azienda finlandese Polar Night Energy è un impianto per lo stoccaggio del calore, alimentato da elettricità da fonti rinnovabili e in grado di recuperare anche i cascami termici di processi produttivi.
La tecnologia delle sand batteries è basata sull’uso di normale sabbia silicea di bassa qualità per lo stoccaggio di grandi quantità di calore. Il processo prevede:
- la conversione in energia termica dell’elettricità prodotta in eccesso da campi eolici e fotovoltaici, quando la domanda e il costo sono contenuti;
- la conservazione del calore anche per lunghi periodi e la sua erogazione a richiesta, riducendo il consumo di combustibili fossili.
Economica e scalabile
In sintesi, le sand batteries di Polar Night Energy sono composte da:
- un capiente serbatoio, altamente termoisolato per minimizzare le dispersioni termiche;
- un sistema ad aria che converte l’elettricità in calore, lo trasferisce alla sabbia e, quindi, lo cede alle utenze.
La capacità di stoccaggio e la potenza disponibile sono notevoli, per effetto delle elevatissime temperature alle quali può essere portata la sabbia. Rispetto ad altre soluzioni le sand batteries sono economiche e scalabili, con volumi da decine a migliaia di metri cubi per incontrare le diverse esigenze alla scala territoriale.
La possibilità di recuperare calore da altre sorgenti a bassa temperatura (data centers, stabilimenti industriali, ecc.), innalzandola poi con l’elettricità, fornisce ulteriore flessibilità alle sand batteries, che possono contribuire al più ampio sfruttamento delle energie rinnovabili, indipendentemente dal periodo di produzione, senza impatti sulle reti elettriche di distribuzione.
La sand battery realizzata a Vatajankoski (Finlandia) è un silo (diametro circa 4 m, altezza circa 7 m) che contiene circa 100 t di sabbia da costruzione. Questa sand battery utilizza anche i cascami termici recuperati dal funzionamento dei server dell’azienda (60 °C), destinati al calcolo ad alte prestazioni. La sabbia può raggiungere una temperatura fino a 500 °C, mette a disposizione una potenza di circa 100 kW e ha una capacità energetica di 8 MWh. 
L’elettricità proveniente da fonti rinnovabili attraversa elementi resistivi che riscaldano l’aria circolante in una rete di tubazioni inserite nel letto di sabbia. Il calore può essere conservato per mesi senza apprezzabili dispersioni termiche. Quando serve, l’aria ad altissima temperatura transita nello scambiatore di calore che alimenta la rete locale del teleriscaldamento, con acqua a temperatura variabile a seconda della stagione. - temperatura dello stoccaggio fino a 1.000 °C;
- potenza nominale fino a 100 MW;
- capacità fino a 20 GWh;
- efficienza energetica fino al 90%;
- durata del ciclo di stoccaggio da ore a mesi;
- durata dell’impianto di decine di anni;
- costo dell’investimento inferiore a 10 euro/kWh;
- costi di gestione minimi (nessun materiale di consumo, funzionamento completamente automatico);
- assenza di materiali velenosi e pericolosi, a fronte di minime emissioni.
Nella foto la centrale impiantistica della sand battery pilota da 3 MWh, realizzata a Hiedanranta (Finlandia) e alimentata dalla rete elettrica e da un campo fotovoltaico.
