70.000 m3 wody o temperaturze 80–90ºC: to jest pomysł, który przyszedł Duńczykom na przechowywanie 3.300.000 kWh energii odnawialnej.

Dania stała się liderem w dziedzinie technologii, która jest jeszcze mało znana poza sektorem energetycznym: tak zwanych groplagerów, czyli dużych zbiorników do magazynowania ciepła wypełnionych gorącą wodą.

W nich można przechowywać energię pochodzącą z ciepła pozostałego po procesach produkcyjnych, energię słoneczną lub nadwyżki elektryczne, w celu oddzielenia produkcji od konsumpcji oraz przeniesienia dostępności ciepła na moment, gdy będzie ono najbardziej przydatne lub najtańsze.

Ogromny duński zbiornik do ogrzewania

Najbardziej reprezentatywny przypadek znajduje się w Høje Taastrup, miejscowości położonej na północny wschód od Kopenhagi. Tam funkcjonuje zbiornik na gorącą wodę o pojemności 70 000 metrów sześciennych, z możliwością przechowywania 3 300 MWh energii.

Nie jest on połączony z konkretnym źródłem ciepła, lecz z głównym kanałem transportowym miejskiej sieci ogrzewania stolicy Danii, dzięki czemu nadmiar ciepła zgromadzonego w tym rurze może być przechowywany i wykorzystywany później, gdy inne alternatywy ogrzewania są droższe.

Logika tego systemu jest prosta: gdy energia elektryczna jest tania, firmy zajmujące się ogrzewaniem dzielnicowym mogą uruchomić kotły elektryczne lub pompy ciepła w celu wytwarzania gorącej wody, a nadmiar jest przechowywany w zbiorniku. Później, gdy cena energii rośnie, przechowane ciepło wraca do sieci.

Ta energia może pochodzić również z ciepła słonecznego, ciepła pozostałego lub z nadwyżek energii wiatrowej i słonecznej, które zasilają pompy ciepła lub kotły elektryczne. W zbiorniku w Høje Taastrup temperatura wody wynosi około 80–90 stopni.

Aalborg CSP, firma specjalizująca się w opracowywaniu zintegrowanych rozwiązań energetycznych opartych na magazynowaniu ciepła, twierdzi, że ta technologia zapewnia elastyczność firmom ciepłowniczym, ponieważ umożliwia im przechowywanie energii cieplnej, gdy cena prądu jest niska, a jej wykorzystanie, gdy cena rośnie.

Firma projektuje i dostarcza kompleksowe rozwiązania dla zintegrowanych systemów energetycznych, oparte na dużych pompach ciepła i magazynowaniu ciepła. W praktyce groplager funkcjonuje jak bateria cieplna, która pomaga zrównoważyć podaż i popyt w sieci miejskiej.

Głównym wyzwaniem technicznym jest pokrywa zbiornika. Aalborg CSP opatentowało dwa rozwiązania dla tej warstwy izolacyjnej, która pełni funkcję bariery izolacyjnej. Jest to struktura otwarta na dyfuzję, zaprojektowana tak, aby para mogła unosić się przez izolowany system, a także podzielona na sekcje w celu ochrony przed deszczem i śniegiem osadzającymi się na powierzchni. W przypadku Høje Taastrup ta górna warstwa zajmuje 11 000 metrów kwadratowych i jest podzielona na 10 sekcji, z których każda posiada studnię pompową do usuwania wody z pokrywy. Firma twierdzi, że taki projekt znacząco zmniejsza straty ciepła, a także koszty eksploatacji.

Praca z fosą złamała również klasyczny schemat tych magazynów, zaprojektowanych przez dziesięciolecia tak, by być ładowanymi latem, a opróżnianymi zimą. W Høje Taastrup operatorzy przeprowadzają około 30 cykli rocznie – taka częstotliwość zwiększa rentowność inwestycji i zmniejsza straty cieplne, ponieważ woda pozostaje w zbiorniku krócej. Sama firma twierdzi, że im większa liczba cykli ładowania i rozładowywania, tym szybciej amortyzuje się infrastruktura.

Następnym krokiem, który rozważa Aalborg CSP, jest zainstalowanie paneli słonecznych na dachu rowu. Chodzi o to, aby teren ten miał podwójne zastosowanie: z jednej strony do magazynowania ciepła, a z drugiej do wytwarzania energii elektrycznej. Propozycja ta pasuje do szerszej koncepcji efektywnej infrastruktury energetycznej, w której ta sama powierzchnia służy do różnych celów i zmniejsza presję na dostępne tereny.

Szwecja z zainteresowaniem przygląda się tej technologii

Chris Bales, profesor inżynierii energetycznej na Uniwersytecie w Dalarnie, przypomina, że według badania przeprowadzonego we współpracy z Uniwersytetem w Halmstad, ponad 200 szwedzkich miast posiada dobre warunki geologiczne do skali masowego magazynowania ciepła.

Dodaj, że zdecydowana większość miejskich sieci grzewczych w kraju posiada obszary nadające się do magazynowania ciepła w rozsądnej odległości od sieci, chociaż wiele z nich jest zbyt małych, by projekt okazał się opłacalny. W takich przypadkach, jak mówi, bardziej odpowiednie może być użycie zbiornika akumulacyjnego. Wskazuje również, że jeśli dostępny jest groplager, łatwiej jest podłączyć inne źródła ciepła, takie jak ciepło odpadowe z lokalnych przemysłów.