Heißer Sand für erneuerbare Fernwärme: Polar Night Energy baut einzigartigen, kommerziellen Saisonspeicher

Finnisches Cleantech-Startup Polar Night Energy speichert Wärme für die saisonale Nutzung in heißem Sand – erstes kommerzielles Sandspeicher Projekt in Kankaanpää gestartet.

In Finnland ist jetzt der erste kommerzielle Wärmespeicher auf Basis von heißem Sand in Betrieb gegangen. Die Technologie bietet eine große Chance, Fernwärme erneuerbar zu machen – und das nicht nur in Skandinavien, sondern auch in Deutschland. Der Wärmespeicher von Vatajankoski und Polar Night Energy hat eine Heizleistung von 100 Kilowatt und eine Kapazität von acht Megawattstunden. Die Anlage soll Wärme für das Fernwärmenetz des westfinnischen Energieversorgers Vatajankoski in der Stadt Kankaanpää liefern.

Der einzigartige Speicher, den Polar Night Energy baut, wird auf dem Kraftwerksgelände von Vatajankoski platziert und wird Wärme für das Fernwärmenetz von Vatajankoski liefern. Es ist die weltweit erste kommerzielle Lösung zur Speicherung von Strom, bei der heißer Sand im Mittelpunkt steht.

Den Sandspeicher bringt das finnische Cleantech-Unternehmens in einem etwa sieben Meter hohen Stahlbehälter unter, der 100 Tonnen Sand enthält. Dazu wird Sand verwendet, der die niedrigste Qualität hat, und somit keine Nutzungskonkurrenz zum Bauwesen aufweist. Die Wärme wird als heiße Luft durch die Rohre geblasen, um den Sand im Stahlbehälter zu erwärmen. Der Sand ist in der Lage, monatelang Wärme bei etwa 500–600 Grad Celsius zu speichern.  

Elektrifizierung der Wärme als Schlüsselfaktor

Heute wird ein großer Teil der Heizenergie auf der Welt durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Holz erzeugt. Die Elektrifizierung des Wärmesektors ist einer der Schlüsselfaktoren auf dem Weg zur Erreichung der Klimaziele. Wärmespeicher sind ein wesentlicher Teil, der Strom- und Wärmesektor miteinander verbindet.

Polar Night Energy hat sich zum Ziel gesetzt, Wärme effizient und mit minimalem Kohlenstoff-Fußabdruck an die Endverbraucher zu liefern. Dies ist ein großer Schritt in Richtung klimaneutrale Fernwärme. Die sandbasierten Wärmespeicher des Cleantech-Startups können überall entlang eines Stromnetzes eingesetzt werden.

Als Material bietet Sand viele Vorteile: Er ist langlebig, kostengünstig, und kann in kleinem Volumen viel Wärme bei einer Temperatur von etwa 500-600 Grad Celsius speichern,.

Markku Ylönen, CTO von Polar Night Energy

Vatajankoski verwendet auch die Abwärme der eigenen Datenserver, die für die Vermietung von Hochleistungsrechenkapazitäten vorgesehen sind, zur Einspeisung. Je nach Jahreszeit muss die Temperatur der 60-Grad-Abwärme der Server auf 75-100 Grad erhöht werden, bevor sie in das Fernwärmenetz eingespeist wird.

Entscheidend für den Erfolg des Projekts ist das Wärmeübertragungssystem, das den effektiven Energietransport sicherstellen soll. Außerdem ist die Isolierung maßgeblich, um Verluste zwischen dem Groß-Wärmespeicher und er Umgebung selbst bei langer Lagerzeit über Monate so gering wie möglich zu halten.

Im Inneren des Sandes bauen wir unser Wärmeübertragungssystem auf, das einen effektiven Energietransport zum und vom Speicher ermöglicht. Die richtige Isolierung zwischen dem Speicher und der Umgebung sorgt für eine lange Lagerzeit, bis zu Monaten, mit minimalen Wärmeverlusten. Die Größe des Speichers ist beinahe beliebig skalierbar – bis zu Tausenden von Kubikmetern. Auch die unterirdische Platzierung ist möglich, ggf. auch die Verwendung von existierenden Kavernen.

Der eigentliche Wärmespeicher ist ein etwa 4 Meter breiter und 7 Meter hoher Stahlcontainer mit dem patentierten und automatisierten Wärmespeichersystem von Polar Night Energy im Inneren. Der komplette Stahlcontainer wurde im Herbst 2021 an die Baustelle geliefert und dort aufgestellt. Anschließend wurde er mit Sand befüllt, bevor der Anschluss an Stromnetz und Fernwärmenetz erfolgte. Dann wird er mit Sand befüllt, fertiggestellt und an das Stromnetz und das Fernwärmenetz angeschlossen.

Wie einst geplant, kann der Speicher nun für die Wärmeversorgung genutzt werden. Wenn die Energiepreise höher sind, gibt das Sandspeichersystem Wärme über das Fernwärmenetz ab. Die Wärme wird genutzt, um Häuser, Büros und das städtische Schwimmbad zu heizen.

Erfolgreiches Pilotprojekt von Polar Night Energy

Polar Night Energy hat neben dem ersten kommerziellen Projekt auch ein Testpilotprojekt (3 Megawattstunden) in Hiedanranta, Tampere. Es ist an ein lokales Fernwärmenetz angeschlossen, und versorgt bereits einige Gebäude mit Wärme. Der Pilot ermöglicht die Prüfung, Validierung und Optimierung der Wärmespeicherlösung. Im Pilotprojekt wird die Energie zum Teil von einer 100 Quadratmeter großen Solaranlage und zum Teil aus dem Stromnetz bezogen.

Dieser Beitrag entstand ursprünglich am 22. Juni 2021, wurde aber am 12. Juli 2022 aktualisiert.