První komerční písková baterie na světě

In June 2025, the world’s largest sand battery—a utility-scale system with 1 MW of installed thermal capacity and 100 MWh of storage capacity—was commissioned in Finland. The project marks a significant milestone in scaling up sand-based storage solutions, representing a tenfold increase over the largest previous project.

Stavba baterie trvala přibližně rok, na třináct metrů vysoké konstrukci s průměrem patnáct metrů se podílelo zhruba 40 dodavatelů a 100 pracovníků. Teplárna Loviisan Lämpö díky jejímu zprovoznění zcela ukončila využívání topných olejů a očekává, že využití dřevní štěpky v jejím kotli na biomasu klesne o přibližně 60 %. Zařízení se skládá především ze zaizolovaného ocelového sila naplněného médiem pro uchování tepla a prvků sloužících pro přeměnu elektrické energie v tepelnou.

JÁDRO Z MASTKU

Zdrojem tepla pro pískovou baterii je elektřina ze sítě, odebíraná na základě algoritmu zajišťujícího co nejnižší cenu při uspokojení tepelných potřeb spotřebitelů napojených na otopnou soustavu. Konkrétně je elektrická energie využita k ohřevu vzduchu v uzavřeném systému vzduchového potrubí s odpory, kterým se teplo dostává k tepelnému médiu. Systém je dimenzovaný na zhruba 20–200 cyklů a přibližně 8 000 hodin provozu ročně, přičemž životnost přesahuje 30 let.

Plnivem je v tomto případě drcený mastek, který v praxi umožňuje uchovávání teploty kolem 500–600 °C po dobu několika dnů až týdnů s oboustrannou účinností přibližně 80 % – tedy o něco nižší, než jakou mají moderní lithium-iontová bateriová úložiště. Vyšších teplot lze dosáhnout, písek v tomto ohledu omezeními netrpí, záleží však na tepelné odolnosti ostatních využitých materiálů.

Výplňového materiálu se do stomegawatthodinové baterie vešlo 2 000 tun, kapacita by měla přilehlému městečku Pornainen vystačit na pokrytí až měsíční spotřeby v létě a necelého týdne v zimě. Navíc jde o mastek, který je odpadním produktem finské firmy Tulikivi zaměřené na výrobu akumulačních kamen, což pomohlo snížit nejen materiálovou stopu projektu, ale také pořizovací náklady.

Mastek umožňuje uchovávání teploty až 600 °C po dobu několika dnů až týdnů s oboustrannou účinností přibližně 80 %.

POČÍTÁ SE I S VYVAŽOVÁNÍM SÍTĚ

Obchodní strategie projektu nepočítá jen s ukládáním tepla vyrobeného během hodin s nízkými cenami elektřiny pro pozdější potřebu. Na jeho provozu se podílí i softwarová společnost Elisa, jejíž algoritmy umožňují efektivní zapojení baterie do všech trhů se službami výkonové rovnováhy pro provozovatele finské přenosové soustavy.

Zatím však půjde pouze o služby záporné regulace, respektive navýšení spotřeby elektřiny v dobách jejího přebytku – konverze tepla z pískové baterie zpět na elektřinu je zatím pouze ve fázi pilotních provozů. Podle společnosti Polar Night Energy, která hrála v přípravě projektu ústřední roli, dokážou pískové baterie s tzv. heat-to-power schopnostmi přeměnit tepelnou energii zpět na elektrickou s účinností 30–40 %, porovnatelnou s tradičními spalovacími zdroji. Při kombinované výrobě elektřiny a tepla má celková účinnost dosáhnout 75–90 %.

A TO SE VYPLATÍ?

Zásadní otázkou u jakékoli inovativní technologie je samozřejmě její pořizovací cena, a především celkové vyrovnané náklady na jednotku uložené elektřiny (Levelised Cost of Storage, LCOS). Průkopnických řešení se objevuje mnoho, jejich rozšíření ale vyžaduje, aby prokopávaly cestu především k realistickým obchodním modelům.

Odhady výzkumného centra NREL při americkém ministerstvu energetiky uvádí částku 4–10 USD/kWh, kterou srovnávají s 300 USD/kWh u lithium-iontových baterií, 150–300 USD/kWh u akumulace energie do stlačeného vzduchu a 60 USD/kWh u přečerpávacích vodních elektráren. Tyto údaje jsou však svým způsobem matoucí. NREL to sice nespecifikuje, pravděpodobně ale jde o odhad investičních nákladů na jednotku akumulační kapacity, nikoli LCOS. A byť se obě metriky vyjadřují v jednotce USD/kWh, jde o naprosto odlišné údaje.

V případě chemických bateriových úložišť činí současné LCOS podle investiční banky Lazard přibližně 0,08–0,25 USD/kWh pro velkokapacitní zařízení, 0,25–0,4 USD/kWh pro instalace o výkonu 1 MW a 0,4–0,9 USD/kWh pro domácí řešení. Pro pískové baterie zatím srovnatelné odhady LCOS veřejně dostupné nejsou, což odráží především jejich technologickou „nezralost“. Vzhledem k jejich nižší frekvenci cyklování, a tedy i průtoku energie (throughput), a prozatimní neschopnosti efektivně poskytovat kladnou regulaci, je ale zřejmé, že přinejmenším část své výhody nižších investičních nákladů přepočtených na akumulační kapacitu ztratí v metrice LCOS.

To ale neznamená, že se nemohou vyplatit – obzvlášť při využití komplexních obchodních modelů kombinujících optimální nákup na spotu a poskytování podpůrných služeb. A vzhledem k tomu, že technologická diverzifikace je v oblasti poskytování flexibility jistě žádoucí, a otázka, jak ukládat energii po dobu delší než pár dnů, stále relevantnější, asi neexistuje mnoho důvodů pískovým bateriím nefandit. Otázkou nicméně zůstává rychlost, se kterou se podaří jejich LCOS snížit pod hranici, která umožní další škálování.