Yhdessä ruotsalaisen startup-yrityksen kanssa Vattenfall testaa suolan käyttöä — ei kuitenkaan aivan tavallisen pöytäsuolan — lämmön varastointiin. Kyseessä on valtava lämpömäärä, sillä se vastaa yli puolta Saksassa kulutettavasta sähköstä.

Ratkaisu vaihtelevan sähköntuotannon ongelmaan?

Mikäli koe toimii toivotulla tavalla, järjestelmä voi auttaa ratkaisemaan uusiutuvaan energiaan liittyvän keskeisimmän ongelman: Tuuli- ja aurinkoenergia ympäri maailman ovat siinä mielessä epäluotettavia, että joskus ne tuottavat liikaa sähköä ja joskus taas liian vähän.

- Saksalla on tällä hetkellä asennettua uusiutuvan energian kapasiteettia riittävästi tuottamaan sähköä kaksinkertaisesti määrän, jonka se itse tarvitsee. Mutta kun se tuotanto ei ole säädettävissä, toteaa Hendrik Roeglin, joka vastaa Vattenfallin suolavarastointihankkeesta.

Kilpaileva yritys E.ON laski äskettäin, että tuuli- ja aurinkoenergialla tuotettiin Saksassa toisen pääsiäispäivän huippukulutustunteina 52 gigawattituntia (GWh) sähköä. Maan kokonaiskulutus oli samaan aikaan kuitenkin vain 49,5 GWh. Jos käytössä olisi useita Vattenfallin koelaitoksen kaltaisia varastoja, Roeglinin mukaan ei tarvittaisi lainkaan fossiilisen polttoaineen varavoimaloita – ainakaan teoriassa.

Saksassa jos missä energiaa on voitava varastoida

Ydin-, hiili- ja kaasuvoimasta luopuminen on äärimmäisen kunnianhimoinen toimi Saksan tapaiselle vahvasti teollistuneelle maalle. Saksan hallitus on asettanut deadlinen ydinvoimaloiden sulkemiseksi jo vuodelle 2022, ja hiilen energiakäytön on tarkoitus päättyä viimeistään vuonna 2038. Kaasun on tarkoitus toimia välivaiheen polttoaineena, kunnes on löydetty keinot, joilla voidaan täysin luottaa uusiutuvan energian teknologiaan joskus vuosisadan keskipaikkeilla.

Muut maat ovat tarkkaan seuranneet Saksan energiasiirtymää eli Energiewendeä yrittääkseen laskelmoida, kuinka pitää aisoissa kasvihuonekaasupäästöt ja täyttää Pariisin ilmastosopimukset velvoitteet, joilla on tarkoitus pitää ilmaston lämpeneminen selvästi alle 2 Celsius-asteen alapuolella.

Asiantuntijat ovat yhtä mieltä siitä, että tarvitaan useita teknologisia ratkaisuja, joilla voidaan korvata fossiiliset polttoaineet. Osa näistä ratkaisuista on jo olemassa, osa on vielä kokeellisessa vaiheessa. Kalifornialainen autonvalmistaja Tesla on jo osoittanut Australiassa, että se voi toimittaa ison litiumionisen sähkön varastointijärjestelmän sähköverkkojen vakauttamiseksi.

Poltettu kalkki prosessin pääaine

Noin 600 000 berliiniläiselle kotitaloudelle lämpöä toimittavan Reuterin voimalaitoksen energian varastokokeilussa käytetään nyt kalsiumoksidia, joka tunnetaan myös nimellä poltettu kalkki. Vattenfall ja startupyritys SaltX hyödyntävät yksinkertaista kemiallista reaktiota, joka käynnistyy poltetun kalkin tullessa märäksi: suolankaltaiset jyvät liukenevat veteen muuttuen kalsiumhydroksidiksi ja vapauttavat samalla suuren määrän lämpöä prosessiin. Veden poistaminen muuttaa kalsiumhydroksidin takaisin kalsiumoksidiksi.

Prosessi peilaa hyvin sähkövarastojen toimintaa, lukuun ottamatta sitä, että tässä tapauksessa sähkön sijasta varastoidaan lämpöä. SaltX on patentoinut tavan kuorruttaa poltettu kalkki pienillä hiukkasilla, mikä tunnetaan nanopinnoituksena, joka estää kalkkihiukkasia paakkuuntumasta useiden lämmitys- ja viilennyskierrosten aikana.

Roeglinin mukaan prosessi voi imeä kymmenen kertaa enemmän energiaa kuin vesi, jota nykyään käytetään lämpö- tai viilennysvarastoina. Ja päinvastoin kuin kuumavesitankit, jotka hiljalleen viilentyvät, suolasysteemi voi säilyttää kemiallisesti napatun energian paljon pitempään. Kun tarvitset lämpöä, lisäät vain vettä.

Berliinin pilottiprojekti pystyy nyt varastoimaan energiaa noin 100 ison talon lämmittämiseen. SaltX sanoo kuitenkin, että laitosta voitaisiin helposti laajentaa ja tuottaa lämpöä mille tahansa kodille tai toimistolle, joka on liitetty kaupungin kaukolämpöjärjestelmään. Monissa Euroopan maissa, Kanadassa, Yhdysvalloissa, Japanissa ja Kiinassa on käytössä kaukolämpöjärjestelmiä. Prosessia soisi siten kokeiltavan myös Suomessa, me kun olemme kaukolämmön hyödyntämisen eturivin maita.

- On erittäin järkevää kokeilla tällaista, koska energian varastointi on äärimmäisen tärkeä askel tulevien vuosien aikana, korostaa Stuttgartin yliopiston energiaekonomisti Kai Hufendiek, joka ei itse ole hankkeessa millään tavalla mukana. Silti hän näkee hankkeelle mahdollisuuksia myös teollisissa sovelluksissa, jos ja kun sillä voidaan saavuttaa yli 500 asteen lämpötiloja.

Suomesta kierrätettävää raaka-ainetta

Poltettua kalkkia Euroopassa tuottaa pääasiassa suomalainen Nordkalk. SaltX:n mukaan tuote on turvallisesti kierrätettävissä antaen sille etua verrattuna joihinkin paristoteknologioihin, jotka käyttävät harvinaisia tai myrkyllisiä materiaaleja.

- Mikäli halu ja kunniahimo on olla fossiilivapaa sukupolven päästä, on tarkasteltava ja kokeiltava useita vaihtoehtoja tavoitteen saavuttamiseksi, SaltX:ää edustava Simon Ahlin sanoo. Hänestä heidän laitoksensa on ratkaisu, joka on käytettävissä lyhyen ajan sisällä.

Insinööri Roeglin on sanoissaan varovaisempi. Hän haluaa odottaa vuoden loppuun nähdäkseen, miten testi lopulta onnistuu. Loppulausahdus on myös maltillisempi, kun hän toteaa se voivan olla yksi osa palapeliä.

Lähteet: Vattenfall/ Power Engineering International

Teksti: Jukka Kortelainen/ Kuva: SaltX/ Vattenfall