Onko termokemiallinen kierto halpa, suuri ja kestävä energiavarasto?

viivelinja

New member
Uusiutuvan itse tuotetun energian kustannukset laskevat jatkuvasti, mutta varastointitekniikka junnaa käytännössä paikallaan.

Isoilla, kalleilla, saastuttavilla ja kierrätyskelvottomilla litium-ioniakuilla ei näitä ongelmia voida ratkaista, ja niiden taloudellinen tuotanto on myös ironisesti riippuvainen fossiilisista polttoaineista ja epäinhimillisesti tuotetuista resursseista (ei niin paljoa kaikilla Li-ioni kemioilla).

Mutta mitä jos nämä ongelmat olisivat ratkaistavissa huomattavasti yksinkertaisimmilla tekniikoilla?

On olemassa endotermisiä, energiaa varastoivia reaktioita, ja eksotermisiä, energiaa vapauttavia reaktioita, ja aineita joilla nämä reaktiot saadaan tapahtumaan myös käänteisesti lämmön avulla: termokemiallinen kierto. Termokemiallisessa kierrossa ei varastoinnin aikana ole lainkaan lämpöhäviöitä, mutta haittapuolena sähkökin pitää varastoida lämpönä ja vapauttaa lämpövoimakoneen avulla. Se ei kuitenkaan tee termisestä sähkönkään energiavarastosta kelvotonta, kuten Gemasolar-voimalaitos Espanjassa kertoo. Jos termokemiallisen energiavaraston hyötyuhde vaikkapa aurinkosähköstä lämmöksi olisi puolet, olisi mahdollista korvata 10 neliömetrin aurinkopaneelilla 2000 neliömetrin metsän vuotuinen energiantuotanto polttopuun muodossa, olettaen että metsän hyötysuhde on 1/400 aurinkosähkön hyötysuhteesta. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610214005505

Muutama näistä reaktioista voidaan toteuttaa helposti saatavilla olevilla materiaaleilla, mutta älkää kokeilko näitä itse, en ole vastuussa tuloksista. Nämä kemikaalit ovat suhteellisen vaarallisia (tulipalo, syöpyminen ja muuta...):

Esimerkki 1: Kalsiumoksidi reagoi veden kanssa vapauttaen lämpöä. 1 kg vettä reagoi 3.1 kg kalsiumoksidia kanssa, vapauttaen lämpöä 3,54 MJ, eli 983 Wh. Kalsiumoksidi muuttuu tässä raktiossa kalsiumhydroksidiksi (ja turpoaa), mikä voidaan aurinkoenergian tai muun uusiutivan energian avulla lämmittää noin 800 °C, lämpötilaan, mikä vapauttaa veden ja muodostaa jälleen kalsiumoksidia. Aurinkoenergian keräämiseen ei tarvita aurinkopaneelia, vaan esimerkiksi auringonvalon kohdistus yhteen pisteeseen useilla peileillä riittää. Energiatiheys on siis noin 250 Wh/kg reagentteja. Tämän reaktion lämpö voidaan vapauttaa myös jopa yli 300 °C lämpötilassa, mikä mahdollistaisi kohtuullisen hyötysuhteen lämpövoimakoneen käytön sähkön tuottamiseen.

Esimerkki 2, mikä ei ole täysin termokemiallinen: Natriummetalli reagoi veden kanssa (reaktio on hyvin voimakas, varsinkin ilmassa, älä missään tapauksessa kokeile itse) muodostaen natriumhydroksidia, vetyä ja lämpöä. Lämpöenergia voidaan käyttää lämmitykseen ja vedyllä voidaan käyttää vaikkapa perinteistä polttomoottoria, kuten tällä videolla tehdään, tosin vetyä vapauttaa veden kanssa reagoiva alumiini, jonka oksidikerros ollaan poistettu natriumhydroksidiliuoksella.

Natrium voidaan palauttaa Castnerin prosessilla takaisin natriummetalliksi uusiutuvalla energialla, tämän videon perusteella onnistuu kotonakin.

Ongelmana on kuitenkin sähkön varastointi tällä prosessilla, ja saatavilla olevien lämpövoimakoneiden hyötysuhde, mitä tosin kompensoi se, että niitä käytetään off-grid järjestelmissä yleensä talvisin, jolloin hukkalämpö menee lämmitykseen. Lämpövoimakoneista esimerkkejä on TEG, höyrykone, stirlingmoottori ja polttomoottori, joista kolme ensimmäistä sopisivat termokemiallisen energian muuntamiseen sähköksi. Osa näistä on myös rakennettavissa kotona, ja internet on tietty täynnä vinkkejä. Ja niiden rakentaminen voi tietysti olla vaarallista ja tietyissä tapauksissa (ainakin höyrykattila) laitontakin.
 

viivelinja

New member
Kun noin suoraan kysyt niin ei ole.
Mikä on mielestäsi suurin kompastuskivi tässä tekniikassa?

Energian varastointi epäorgaanisissa yhdisteissä on melko hyvältä kuulostava idea, koska suuri osa, usein kaikki varastointiin tarvittavat alkuaineet ovat jalostettavissa jopa meriveden suolasta, kemikaalit eivät kulu (laitteisto tietysti kuluu, riippuen tekniikasta) ja ovat kierrätettävissä, toisin kuin Litium-ioniakut. Tekniikam tuotanto ei myöskään vaadi monimutkaista tekniikkaa, eikä ole riippuvainen konfliktiresursseista.

Natriumin lämpöarvo on noin 2,5 kWh/kg, ja sitä voidaan kierrättää energian vapautuksessa syntyvästä natriumhydroksidista, kotioloissakin, mutta se on melko vaarallista. http://www.sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=9797

Toinen mielenkiintoinen kierto, joka on myös demonstroitu: https://www.researchgate.net/publication/224404166_Demonstrated_fossil-fuel-free_energy_cycle_using_magnesium_and_laser
 

denzil dexter

Active member
Sanoisin, että tulossa ovat. On käytännössä täysin välttämätöntä, että kesällä varastoidaan tavalla tai toisella energiaa talvea varten; nykyinen tapa tuottaa energiaa sitä mukaan kun sitä käytetään, ei ole toteutettavissa "vihreillä" tuotantotavoilla. Näiden varastojen kustannuksia sitten punnitaan energiansäästön kustannuksia vastaan. Todennäköisesti myös siirretään painopistettä enemmän lämmönkäyttöön, pois sähkönkäytöstä.
 

Savonius

Active member
Kun tämän otsikon alla voi ilmeisesti antaa ajatuksen lentää niin lennätän hiukan itsekin. Kun tuolla 300 metrin syvyydessä lienee lämpötila noin runsas kymmenen astetta niin voisi perustaa lämmönkeruupisteen noin 200 metriin. Siis siihen syötettäisiin auringosta kerätty lämpö peruskallioon. Muutamaassa vuodessa kallioon muodostuisi ympäristöään huomattavasti korkeamman lämpötilan piste jonka lämpövarastoa voitaisiin hyödyntää talviaikana. Halvimmillaan lämmön siirto kallioon kävisi sähkövastuksella joka olisi mitoitettu paneelitehon mukaan. Tuollaisen reiän poraushinta lienee noin 7000€. Noin 200Kwh-400Kwh vuodessa per paneeli helposti suoraan lämpövaraston sydämeen.
 

viivelinja

New member
Kun tämän otsikon alla voi ilmeisesti antaa ajatuksen lentää niin lennätän hiukan itsekin. Kun tuolla 300 metrin syvyydessä lienee lämpötila noin runsas kymmenen astetta niin voisi perustaa lämmönkeruupisteen noin 200 metriin. Siis siihen syötettäisiin auringosta kerätty lämpö peruskallioon. Muutamaassa vuodessa kallioon muodostuisi ympäristöään huomattavasti korkeamman lämpötilan piste jonka lämpövarastoa voitaisiin hyödyntää talviaikana. Halvimmillaan lämmön siirto kallioon kävisi sähkövastuksella joka olisi mitoitettu paneelitehon mukaan. Tuollaisen reiän poraushinta lienee noin 7000€. Noin 200Kwh-400Kwh vuodessa per paneeli helposti suoraan lämpövaraston sydämeen.
Tuo on yksi mahdollisuus tuottaa kausittaista lämpöenergian varastointia, mutta itse en käyttäisi tuohon sähköa tuottavaa aurinkopaneelia, vaan aurinkokeräintä, jonka hyötysuhde on huomattavasti korkeampi kuin piikennojen noin 25 %. https://en.wikipedia.org/wiki/Seasonal_thermal_energy_storage

Vähän asian vierestä: Islannissahan tehdään geotermisestä (maan ytimestä) lämmöstä polttoainettakin, käyttämällä ilmakehän hiilidioksidia ja veden vetyä. Varmasti tehokkaampaa kuin tuoda palmuöljyä fossiilien voimalla ties kuinka kaukaa, ja tehdä siitä biodieseliä, kuten Neste tekee. Palmuöljyssä tuskin on tallessa muutamaa prosenttia enempää auringon öljykasveihin säteilemästä energiasta. https://www.chemicals-technology.com/projects/george-olah-renewable-methanol-plant-iceland/

Uusiutuvan energian varastointitekniikka tulevaisuudessa voi kyllä olla jonkintyyppinen akku/polttokenno, mutta sen pitää olla halpa, kestävä, korkeakapasiteettinen ja ympäristöystävällinen, eikä riippuvainen fossiileista tai konfliktiresursseista.
 

Savonius

Active member
Reaalimailmassa pumppauksen energiakulutus, putkiston ja laitteiston kalleus, pumppujen huolto ym. syövät tuon hyötysuhteen eron hetkessä. Putkiston energian luovutus ympäristöönsä olisi melkein ääretöntä.
 

viivelinja

New member
Reaalimailmassa pumppauksen energiakulutus, putkiston ja laitteiston kalleus, pumppujen huolto ym. syövät tuon hyötysuhteen eron hetkessä. Putkiston energian luovutus ympäristöönsä olisi melkein ääretöntä.
Onhan maalämpöjärjestelmässäkin pumput, ja käytetäänhän Suomessa kaukolämpöäkin... Ei se hukka niin suuri voi olla, muutenhan kaikki lämmittäisivätkin sähköllä eikä kukaan käyttäisi kaukolämpöä sen valtavien kustannusten takia. Ja lisäksi piikennojen hyötysuhteen ohittavan aurinkokeräimen voinee rakentaa myös itse helposti ja halvalla, koska tuohon nyt ei luultavasti kovin korkeita lämpötiloja varastoida. Piikennoilla voidaan tuottaa sille noin 100 W pumpulle sähköt, ja hukka muuttuu lämpöenergiaksi. Hyvä kiertovesipumppu kestää ainakin vuosikymmenen.

No eipä ne piikennotkaan nyt kovin kalliita ole, muut (off grid) aurinkoenergiajärjestelmän osat muodostavat suurimman osan järjestelmän hinnasta.
 

Savonius

Active member
Kyllä se aivan eri juttu on jos vertaa maalämmön kiertoa siihen että yrittää esim. 90 asteista vettä saada yli 200 metrin syvyyteen. Kun siihen 110mm reikään ei kaksista eristystä mahdu kun siellä olisi hyötykäyttöön liittyvät putket ja sähkökaapeli.
 

viivelinja

New member
No päteehän tuo myös lämpövaraston purkuunkin... Itse en näistä lämpökaivojutuista tiedä, onko edes mahdollista saada aikaan kovin suuria lämpötilaeroja esimekriksi pohjaveden takia muutenkaan?

Voisi tulla halvemmaksi rakentaa johonkin ulkorakennukseen valtava lämminvesivaraaja, vaikkapa 27 m^3, 3 * 3 * 3 m siis. Sen kapasiteetti olisi 70 (Celsius) asteen lämpötilaerolla (olettaen, että tietyn lämpötilan alle menevällä vedellä ei enää voisi käytännössä lämmittää) 2,17 MWh, jolla saattaisi jo pienen talon lämmittä tuon aurinkoenergiattoman ajanjakson yli. Lämpöhukka olisi 486 Wattia, kun eristyksen U-arvo olisi 0,09, mikä Taloon.com sivuston mukaan saavutetaan 370 mm paksulla mineraalivillalla, lämpötilaeron ollessa 100 astetta ulkoilmaan nähden. Hukka pienenee varaajan purkautuessa. Itsepurkautumisaika 100 asteen erolla ja 486 W lämpöhukalla olisi 4465 tuntia, eli yli puoli vuotta, mutta käytännössä luvut ovat tietty eri, ja käytännöllisyyden selvittäminen tarvitsisi tarkempaa mallinnusta.
 
Muistan lukeneeni tyhjiöeristetyistä kollektoreista, joilla pyritään saamaan keruuneste mahdollisimman kuumana alas tai ylös. Ongelmana vaan on, että jos uudesta pientalosta puhutaan, niin säästöpotentiaali on valtavan pieni: pelkästään keräinkentän tai paneeliston ja energiakaivon hinnalla lämmittäisi taloa kymmeniä vuosia. Lämpöeristetty kausivaraaja toimisi varmasti teknisesti, mutta kustannukset ovat siinäkin ongelmana, ainakin jos materiaalit ja työn joutuu ostamaan. Mutta jos keräimen ja kausivaraajan pystyisi toteuttamaan edullisesti, niin ehkäpä olisi toivoa muutaman kymmenen vuoden "takaisinmaksuajasta".

Helpoin ja edullisin aurinkokeräintyyppi mihin olen (netissä) törmännyt, on spiraalin muotoon asennettu musta muoviputki. Yleensä tuollaiset spiraalikeräimet ovat ilman lasia tai muuta valokatetta, koska edulliset muoviputket eivät paljoa yli 50 °C lämpöä kestä. Toisaaltaan Suomen olosuhteissa tuollainen katolla keräisiä roskia ja teholliset aurinkotunnit jäisivät vähäisiksi, joten jonkinlainen valokate pitäisi laittaa ja jotenkin ratkaista ylikuumenemisongelma. Kausivaraajana maaperä talon alla puolestaan on edullisin mahdollinen koska tällöin alapohjan lämmöneriste ja routaeristeet toimivat myös kausivaraajan yläpuolisena lämmöneristeenä. Mikäli lämpö dumpataan varaajan keskelle ja lämpö puolestaan otetaan hyötykäyttöön reunoilta, niin periaatteessa reunojen lämmöneristeellä ei samalla tavalla olisi käyttöä. Kausivaraajan pohjan eristämiseen en tiedä mitään edullista ratkaisua, joten lämpöhäviöt sen kautta pitää kompensoida, mikäli talon haluaa lämmittää aurinkoenergialla 24/365, ja tuo kompensointi vaatii edullista aurinkokeräintä mikäli järjestelmästä halutaan kustannustehokas. Ohessa havainnollistus mahdollisesta ratkaisusta.
Aurinkotalo2020.png
 

Savonius

Active member
No päteehän tuo myös lämpövaraston purkuunkin.
Ei se ihan päde sillä kylmä vesi hakeutuu alas ja lämmettyään pyrkii ylös.
No tuo pohjavesien liikkuminen on aina arvoitus mutta lämmennyt vesi pyrkii ylöspäin.

Harrille vielä että tuollainen maan lämmittäminen aiheuttaa huikean höyrynpaineen yläpuolelleen.
 
Harrille vielä että tuollainen maan lämmittäminen aiheuttaa huikean höyrynpaineen yläpuolelleen.
Toki tuo pitää paikkansa, joten vaatii tiiviin perustuksen ja höyryjen kanavoinnin turvallisesti taivaalle. Jonkun verran tuossa varmasti karkaisi taivaalle myös lämpöenergiaa vaikka suurin osa höyrystä kondensoituisikin takaisin vedeksi eristeiden alla. Toimiva alapohjarakenne voisi koostua vaahtolasitäytöstä, jonka päälle tulisi tasainen paksu tb-laatta (eli reunavahvistettu laatta, jossa vahvistus hoidetaan teräksellä paksunnoksen sijaan; paksunnos nimittäin keräisi valtavat määrät kondenssivettä betonipinnoille). Voi olla että laatan pohja tai yläpinta pitäisi vielä vesieristää tai varustaa laatta kuivatusputkistolla, mitkä toki pidentäisivät tma:a.
 

viivelinja

New member
Ei se ihan päde sillä kylmä vesi hakeutuu alas ja lämmettyään pyrkii ylös.
No tuo pohjavesien liikkuminen on aina arvoitus mutta lämmennyt vesi pyrkii ylöspäin.
Mutta eiköhän ne samat häviöt kuitenkin ole siinä, kun energiaa kaivosta puretaan, ja vesi joutuu kulkemaan putkissa kylmän vyöhykkeen ohi, kuin olisi ehdottamassani aurinkokeräinlämmityksessä?

Toki tuo pitää paikkansa, joten vaatii tiiviin perustuksen ja höyryjen kanavoinnin turvallisesti taivaalle. Jonkun verran tuossa varmasti karkaisi taivaalle myös lämpöenergiaa vaikka suurin osa höyrystä kondensoituisikin takaisin vedeksi eristeiden alla. Toimiva alapohjarakenne voisi koostua vaahtolasitäytöstä, jonka päälle tulisi tasainen paksu tb-laatta (eli reunavahvistettu laatta, jossa vahvistus hoidetaan teräksellä paksunnoksen sijaan; paksunnos nimittäin keräisi valtavat määrät kondenssivettä betonipinnoille). Voi olla että laatan pohja tai yläpinta pitäisi vielä vesieristää tai varustaa laatta kuivatusputkistolla, mitkä toki pidentäisivät tma:a.
Tulikohan tuo ylempänä ehdottamani massiivinen lämminvesivaraaja kuitenkin halvemmaksi, eihän mineraalivilla ja teräslevy nyt paljoa maksa, ja paineistamattoman varaajan suurin paine pohjallakin olisi vain 0,3 bar, joten puurakennekin kestäisi teräslevyjen tukina. Mahdollisimman ilmatiivis siitä pitäisi tehdä.

Tuosta termokemiallisesta CaO/CaOH varaajasta voisin rakentaa pienen prototyypin tekniikan kokeilemiseksi. Termokemiallisessa varaajassa ei ole lämpöhäviöitä.
 

denzil dexter

Active member
Öljy- ja p-tankkeja saa käytännössä ilmaiseksi. Varsinkin öljytankit ovat ongelmajätettä, koska niitä on monesta paikasta määrätty purettavaksi (esim entiset huoltamot, tehtaat ym) ja uusiokäytössä ne eivät polttoainevarastoiksi enää nykysäännöillä kelpaa. Muutama tuollainen 10000 litran tankki maahan haudattuna on jo sellaisenaan aika hyvä varasto - eristyshän on yhtä hyvä kuin maakellarissa. Eristystä voi vielä helposti tehostaa hiekalla, lecasoralla ym.
Jos tällaiseen tankistoon tekee oleellisesti suljetun vesivaraston, siitä poistuu happi ensimmäisen lämmityksen yhteydessä ja kun uutta happea ei sisään päästetä, ei ruostetta voi muodostua. Tuollaisilta tankeilta vaadittiin muistaakseni aikanaan 0.6 bar paineenkesto, mutta mitään syytähän ylipaineen tekemiseen ei ole. Kun kaasut ovat vedestä poistuneet, ainoa paineenmuutos muodostuu lämpölaajenemisesta. Se on helppo torpata varoventtiili-tyyppisellä ratkaisulla, eli hydraulisylinteri joka nousee putkessa kun vesi laajenee. Jos vesi laajenee liikaa tai kiehuu, sylinteri nousee niin korkealle, että se alkaa laskea vettä pois.
 

kotte

Active member
Suuressa mittakaavassa on toki monia mahdollisuuksia varastoida lämpöä joko suoraan käytettäväksi tai sitten sähköntuotantoon. Esimerkiksi aurinkolämpövoimaloissa siirretään näin sähköntuotantoa illan tai yön ajaksi (https://en.wikipedia.org/wiki/Ouarzazate_Solar_Power_Station) ja lämpö tyypillisesti varastoidaan sulaan suolaan (kuten johonkin nitraattiin). Samaa periaatetta on sovellettu myös (tuuli-)sähkön varastoimiseen (https://www.siemensgamesa.com/en-int/products-and-services/hybrid-and-storage/thermal-energy-storage-with-etes), mutta hyötysuhde jää korkeintaan noin 50 prosenttiin (mutta edes sitä on vaikea saavuttaa, jos sähköä yritetään varastoida vetynä ja palauttaa energia sähköksi polttokennolla). Hiukan parempaan hyötysuhteeseen voi päästä lämpöpumpputekniikalla, jossa energia säilötään nestemäiseen ilmaan lämpövaraston ohella (https://www.highviewpower.com/technology/) tai yksinkertaisesti lämpimään veteen ja jäähän (https://www.man-es.com/energy-storage/solutions/energy-storage/electro-thermal-energy-storage). Jotakin tällaista systeemiä voisi mahdollisesti käyttää geotermisen lämpölaitoksen kanssa sellaisen lataamiseen lämmön aikanaan ehtyessä (https://www.st1.com/geothermal-heat).

Pientalon kokoluokassa varastoiva kemiallis-fysikaalinen lämpöpumpputeknologia olisi mielenkiintoista. Esillä olleen kalsiumoksidin ohella myös natriumhydroksidi olisi mielenkiintoinen aine. Eli maalämmöllä pidetään vesi sulana ja annetaan kuivatun kemikaalin imeä höyryä, jolloin liuos lämpiää. Liuos voidaan taas regeneroida eli suola kuivata kesällä auringon lämmöllä.
 

Savonius

Active member
Kyllä mineraalivilla ja teräslevy maksavat maltaita ja eikä siinä vielä kaikki.

Niin, kymmenen kuution tankissa on vaippaa noin 12 neliömetriä.(EI TIETENKÄÄN 12 VAAN 42 neliömetriä) Kuudessa yhteensa 72m2 (42x6=252m2) Saadakseen niihin U-arvon joka on 0,5 täytyy käyttää rahaa sen verran että samalla summalla keski-ikäinen lämmittää sähköllä loppuelämänsä. Silti sitä joutuisi lämmittämään 5,5Kwx24h eli 133 kilovattitunnilla vuorokaudessa että saisi lämmön pidettyä lähellä 50 astetta. (jos sen saisi jotenkin ensin sinne nousemaan).
Sorry tämä laskuvirhe sekoilu
 
Viimeksi muokattu:

Savonius

Active member
Vielä selvitän tuota omaa ajatustani tuosta lämmön syvävarastoinnista. Siinä vastus olisi valettu porareiän alapäähän tarkoitukseen sopivalla massalla. Ajan kuluessa sinne muodostuisi ympäristöään kuumempi pallo joka hiljalleen laajentuisi. Porareikä joka olisi pohjavesitäytteinen lämpenisi hiljalleen ja lämmittäisi ympäristönsä. Porareiän ympärille muodostuisi ympäristöön lämpimämpi 200m korkea sylinteri. Koko lämpövaraston hyödyntäminen tapahtuisi porareiän yläpäässä olevalle lämmönvaihtimella. Yläpäässä voisi olla pohjaveden pinnan alapuolella säiliö johon lämmin vesi nousisi ja jossa vaihdin sijaitsisi.
 

viivelinja

New member
Kyllä mineraalivilla ja teräslevy maksavat maltaita ja eikä siinä vielä kaikki.

Niin, kymmenen kuution tankissa on vaippaa noin 12 neliömetriä. Kuudessa yhteensa 72m2 . Saadakseen niihin U-arvon joka on 0,5 täytyy käyttää rahaa sen verran että samalla summalla keski-ikäinen lämmittää sähköllä loppuelämänsä. Silti sitä joutuisi lämmittämään 1,8kWh x 24h eli 43,2 kilovattitunnilla vuorokaudessa että saisi lämmön pidettyä lähellä 50 astetta. (jos sen saisi jotenkin ensin sinne nousemaan).
27 kuution (neliö) tankissa taas on seinämää 54 neliömetriä, arvioisin kustannuksien psyyvän tuon 7000 € lämpökaivon alapuolella, kun tuon itse kyhäilee. Terästähän saa lähes ilmaiseksi, kun käyttää noita yllämainittuja öljysäiliöitä, joita kyllä piisaa, jolloin kustannukset putoaa. Villat saa pikaisella pähkäilyllä alle parin tonnin, eikä puutavarakaan kallista ole. Joten hinta 2,17 MWh lämpöakulle olisi kohtuullinen, luokkaa 1,85 €/kWh, olettaen tuon akun hinnan jäävän 4000 euroon. Lämpöhäviöt on laskettu ylemmässä viestissäni.
 

viivelinja

New member
Suuressa mittakaavassa on toki monia mahdollisuuksia varastoida lämpöä joko suoraan käytettäväksi tai sitten sähköntuotantoon. Esimerkiksi aurinkolämpövoimaloissa siirretään näin sähköntuotantoa illan tai yön ajaksi (https://en.wikipedia.org/wiki/Ouarzazate_Solar_Power_Station) ja lämpö tyypillisesti varastoidaan sulaan suolaan (kuten johonkin nitraattiin). Samaa periaatetta on sovellettu myös (tuuli-)sähkön varastoimiseen (https://www.siemensgamesa.com/en-int/products-and-services/hybrid-and-storage/thermal-energy-storage-with-etes), mutta hyötysuhde jää korkeintaan noin 50 prosenttiin (mutta edes sitä on vaikea saavuttaa, jos sähköä yritetään varastoida vetynä ja palauttaa energia sähköksi polttokennolla). Hiukan parempaan hyötysuhteeseen voi päästä lämpöpumpputekniikalla, jossa energia säilötään nestemäiseen ilmaan lämpövaraston ohella (https://www.highviewpower.com/technology/) tai yksinkertaisesti lämpimään veteen ja jäähän (https://www.man-es.com/energy-storage/solutions/energy-storage/electro-thermal-energy-storage). Jotakin tällaista systeemiä voisi mahdollisesti käyttää geotermisen lämpölaitoksen kanssa sellaisen lataamiseen lämmön aikanaan ehtyessä (https://www.st1.com/geothermal-heat).

Pientalon kokoluokassa varastoiva kemiallis-fysikaalinen lämpöpumpputeknologia olisi mielenkiintoista. Esillä olleen kalsiumoksidin ohella myös natriumhydroksidi olisi mielenkiintoinen aine. Eli maalämmöllä pidetään vesi sulana ja annetaan kuivatun kemikaalin imeä höyryä, jolloin liuos lämpiää. Liuos voidaan taas regeneroida eli suola kuivata kesällä auringon lämmöllä.
Jos hiilineutraaliutta tavoitellaan, on pakko joka tapauksessa siirtyä termiseen varastointiin, jonka hyötysuhde on alle 50 % sähkönä, jollei parempaa tapaa siihen keksitä, tosin Suomessa tuo hukkalämpö voidaan onneksi aurinkoenergiattomana kautena käyttää lämmitykseen. Suomen hiilineutraalisuustavoitteet tosin lähes varmasti tulevat myöhästymään.

Kaikki nykyiset akkuteknologiat omaavat suuren hiilijalanjäjen, ja ovat varastointikapasiteetiltaan ja kestoiältään naurettavan huonoja akun valmistukseen tarvittuun työhön verrattuna.

Lieneekähön tuo NaOH systeemi kovin kompakti, äkkiseltään ajatellen liukenemislämmön käyttö eneregian varastointii kuulosta melko tilaavievältä laitokselta, tosin niin on myös tuo ehdottamani (suuri) lämminvesivaraajakin.


Alkuperäisenä ideana minulla oli pohtia täällä, sopisiko termokemiallinen/terminen tai elektrotermokemiallinen energian varastointitapa off-grid järjestelmän energia-akuksi jo nyt, täydentämään polttopuista saatavaa lämpöä ja sähköä. Tuo olisi huonosta hyötysuhteestakin huolimatta mielenkiintoinen idea, koska se tekisi off-grid järjestelmästä entistäkin energiaomavaraisemman. Ja kun puhutaan huonosta hyötysuhteesta, täytyy ottaa huomioon, että metsän hyötysuhde on käsittääkseni noin 1/400 aurinkopaneelin hyötysuhteesta. Tosin metsä kasvaa itsellään.
 
Ylös