- Dự án lưu trữ năng lượng nhiệt (TES) quy mô 250MWh sẽ được khởi công để áp dụng vào mạng sưởi khu vực của Lahti Energia tại khu vực Vääksy, Phần Lan
- Sử dụng công nghệ ‘Sand Battery’ của Polar Night Energy, cấu hình thành một hệ thống lớn với công suất nhiệt 2MW và thời lượng lưu trữ 125 giờ
- Dùng cát tự nhiên tại địa phương làm môi chất lưu trữ, dự kiến được chứa trong bồn cao 14m, rộng 15m
- Sau khi hoàn thành, hệ thống cũng có thể tham gia thị trường dự phòng và cân bằng lưới điện của Fingrid, đồng thời kỳ vọng giảm 80% mức sử dụng khí tự nhiên và cắt giảm 60% lượng phát thải dựa trên nhiên liệu hóa thạch hằng năm
- Khởi công đầu năm 2026, dự kiến hoàn thành vào mùa hè 2027, qua đó xây dựng hệ thống lưu trữ nhiệt dựa trên cát lớn nhất tại Phần Lan
Tổng quan dự án
- Polar Night Energy và Lahti Energia hợp tác xây dựng hệ thống Sand Battery quy mô lớn tại khu vực Vääksy, Phần Lan
- Polar Night Energy là bên cung cấp công nghệ, còn Lahti Energia là doanh nghiệp tiện ích địa phương
- Dự án dự kiến sẽ được tích hợp vào mạng sưởi khu vực (district heating network) của Lahti Energia
- Hệ thống có công suất sưởi 2MW và dung lượng lưu trữ năng lượng nhiệt 250MWh
- Có thể lưu trữ nhiệt trong tổng cộng 125 giờ, và khi hoàn thành sẽ trở thành dự án TES dựa trên cát lớn nhất thế giới
Công nghệ và nguyên lý hoạt động
- Công nghệ của Polar Night Energy dùng điện để gia nhiệt cát hoặc các vật liệu rắn tương tự,
sau đó lưu trữ lượng nhiệt này và giải phóng ra cho mục đích công nghiệp hoặc sưởi ấm
- Trong dự án lần này, cát tự nhiên có thể khai thác tại địa phương sẽ được sử dụng
- Cát được lưu trữ trong bồn cao 14m, rộng 15m
- Trước đây, Polar Night Energy từng thương mại hóa Sand Battery quy mô 1MW/100MWh cho Loviisan Lämpö
- Trong dự án đó, đá xà phòng (soapstone), một phụ phẩm gốm sứ, đã được dùng làm môi chất lưu trữ
Hiệu quả môi trường và năng lượng
- Dự kiến sẽ giảm khoảng 60% lượng phát thải dựa trên nhiên liệu hóa thạch mỗi năm của mạng sưởi khu vực Vääksy
- Giảm 80% lượng sử dụng khí tự nhiên, đồng thời mức tiêu thụ dăm gỗ cũng giảm
- Qua đó, có thể mở rộng việc sử dụng năng lượng tái tạo cho sưởi khu vực và giảm chi phí vận hành
Tham gia thị trường và kế hoạch vận hành
- Quy mô hệ thống đủ lớn để có thể tham gia thị trường dự phòng và cân bằng điện của Fingrid, đơn vị vận hành lưới điện Phần Lan
- Jouni Haikarainen, CEO của Lahti Energia, cho biết
“chúng tôi sẽ cung cấp dịch vụ sưởi khu vực với mức giá hợp lý cho khách hàng và mở rộng sản xuất nhiệt sử dụng năng lượng tái tạo”
- Ông cũng giải thích rằng “khi tỷ trọng năng lượng phụ thuộc thời tiết tăng lên, Sand Battery sẽ góp phần duy trì cân bằng cung cầu điện”
Lịch trình và hỗ trợ
- Dự án đã nhận được hỗ trợ trợ cấp từ Business Finland
- Polar Night Energy tham gia với vai trò nhà thầu chính (main contractor)
- Bắt đầu thi công tại công trường vào đầu năm 2026, dự kiến hoàn thành vào mùa hè 2027
- Sau khi hoàn thành, dự án được kỳ vọng sẽ được đánh giá là một ví dụ mở rộng hạ tầng lưu trữ nhiệt quy mô lớn tại Phần Lan
Thông tin liên quan khác
- Phần cuối bài viết cũng đề cập đến các dự án lưu trữ năng lượng khác và lịch sự kiện tại châu Âu
- Ví dụ: Battery Asset Management Summit Europe 2025 (tổ chức tại Rome),
InterContinental London - The O2 Summit 2026 v.v.
- Những nội dung này không liên quan trực tiếp đến dự án Sand Battery
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Thành phố này nằm gần như cùng vĩ độ với Anchorage, nên hôm nay có chưa tới 7 giờ nắng
Các nước Bắc Âu vẫn muốn tiếp tục mở rộng điện gió và điện mặt trời, nhưng vào mùa đông lại phát sinh vấn đề vì không khí lạnh áp cao khiến vừa ít gió vừa ít nắng
Công nghệ lưu trữ năng lượng có thể tích trữ đủ 5 ngày dường như sẽ giúp vượt qua những giai đoạn như vậy
Thủy điện thì phần lớn đã được khai thác hết, nên nguồn năng lượng ổn định không dùng nhiên liệu hóa thạch rốt cuộc vẫn cần điện hạt nhân hoặc tổ hợp gió/mặt trời + lưu trữ
Ngay cả khi không phải kiểu tích năng bơm, chỉ cần có đủ tua-bin thì vẫn có thể điều chỉnh sản lượng điện bằng cách kiểm soát lưu lượng. Tua-bin có thể khởi động trong 30 giây, còn nhà máy nhiệt điện thì mất vài ngày
Cách này giúp tận dụng hiệu quả hơn dung lượng lưu trữ sẵn có của các đập thủy điện
Liên kết thống kê theo tháng của Canada
Ngoài ra, gió cũng có xu hướng thổi mạnh hơn vào ban đêm so với ban ngày
Giải thích trên Wikipedia
Phát điện cần có lưu lượng nước, nhưng lưu trữ thì không nhất thiết
Lưu trữ nhiệt (thermal storage) có một đặc tính hình học khá thú vị
Thể tích của hình lập phương là n³, còn diện tích bề mặt là 6n², nên kích thước càng lớn thì tỷ lệ bề mặt trên thể tích càng giảm
Nói cách khác, nếu đủ lớn thì kho lưu trữ nhiệt sẽ có hiệu ứng tự cách nhiệt (self-insulating) nhờ chính khối lượng của nó
Đó là lý do địa nhiệt có thể giữ nhiệt trong hàng triệu năm
Với cùng một lượng năng lượng, làm nóng một thùng cát lên 200°C hiệu quả hơn làm nóng hai thùng lên 100°C
Đó là lý do cát hoặc muối nóng chảy là môi trường lưu trữ tốt, và cũng là lý do các nhà máy hơi nước vận hành ở áp suất cao
Tuy nhiên, ở những nơi giá bất động sản cao thì hiệu quả sử dụng không gian lại là vấn đề
Mật độ thấp hơn pin LiFePO₄ khoảng 1,5 đến 3,5 lần, nhưng với đầu ra 2MW thì có thể cấp cho 2000 hộ trong 5 ngày
Tôi khá tò mò về giá thành và chi phí mở rộng dung lượng
Tôi cũng từng định làm một pin nhiệt DIY, nhưng không tìm ra cách hiệu quả để biến nhiệt trở lại thành điện
Mô-đun Peltier quá kém hiệu quả, còn tua-bin hơi nước thì nguy hiểm và khó tiếp cận
Tôi đã định thử động cơ Stirling, nhưng không có sản phẩm hoàn chỉnh loại nhỏ, mà tôi cũng không có thiết bị để tự gia công
Cuối cùng tôi bỏ cuộc vì không tìm được cách biến nhiệt trở lại thành điện một cách có kiểm soát
Điện hạt nhân, nhiên liệu hóa thạch và pin nhiệt đều quay tua-bin bằng hơi nước
Phần còn lại là các cách xử lý electron trực tiếp như điện mặt trời hay pin hóa học
Ngay cả lò phản ứng cũng chỉ đạt hiệu suất khoảng 1/3, còn tua-bin gia dụng thì tệ hơn nữa
Vì vậy pin và điện mặt trời vượt trội hơn nhiều về khả năng thu nhỏ và tính kinh tế
Lưu trữ nhiệt chỉ thực sự có ý nghĩa từ quy mô sưởi ấm khu vực trở lên
Nhiệt độ thấp thì khó chuyển thành điện, và trên thị trường cũng không có thiết bị như vậy
Nếu muốn tự chế, bạn sẽ phải học về thiết kế an toàn cho hơi nước và áp suất
Có thể dùng trực tiếp cho sưởi ấm, nấu ăn, gia nhiệt công nghiệp, sản xuất hơi nước, v.v.
Không có nhu cầu nên không có sản xuất, mà không có sản xuất thì thị trường cũng không hình thành nổi
Nhiều người hay hỏi kiểu “sao không làm cái này”, nhưng các kỹ sư thực tế hẳn đã xem xét rất nhiều phương án
Có đủ loại lý do như ngân sách, công nghệ, chính sách, bằng sáng chế, kinh nghiệm, v.v.
Thay vì hỏi kiểu “cách của tôi tốt hơn”, sẽ hiệu quả hơn nếu hỏi “vì sao cách này được chọn”
Những phép so sánh kiểu “tại sao Phần Lan không lắp lò phản ứng cỡ nhỏ mỗi 25m” thì chẳng có ý nghĩa gì
Cũng hơi thất vọng khi những trang như energy-storage.news lại nhầm lẫn giữa đơn vị năng lượng và công suất
Về sau trong ngữ cảnh họ lại dùng đơn vị đúng nên có vẻ chỉ là lỗi đánh máy, nhưng đến giờ vẫn chưa sửa
Tham khảo thêm thì Polar Night Energy đã thương mại hóa pin cát 1MW/100MWh rồi
Tôi tò mò không biết họ sẽ dùng nguồn điện nào. Điện mặt trời chăng, hay là điện gió hoặc than?
Tôi cũng muốn biết nhiệt được truyền đi như thế nào
Vì vậy các công ty sưởi ấm khu vực lắp nồi hơi điện để tạo nhiệt từ lượng điện dư thừa
Nhiệt được truyền qua mạng sưởi ấm khu vực bằng cách tuần hoàn nước ở 65~120°C
Theo lưới điện Phần Lan hiện nay, tỷ trọng vào khoảng 0,05% điện mặt trời, 31% điện hạt nhân, 50% điện gió
Ban đêm đặc biệt nhiều gió
Liên kết bài của pv-magazine
Ở vùng lạnh, tôi nghĩ thiết kế chôn ngầm dưới đất sẽ tốt hơn để cách nhiệt nhờ địa nhiệt, nên tôi thắc mắc vì sao họ lại làm kiểu đặt nổi
Dùng ngân sách để xây kết cấu lớn hơn sẽ hiệu quả hơn là tiêu vào đào đất
Hơn nữa, kết cấu càng lớn thì tỷ lệ bề mặt trên thể tích càng giảm nên hiệu quả cách nhiệt càng tốt
Công nghệ này khá thú vị, nhưng chi phí lưu trữ trên mỗi kWh vẫn còn cao nên không kinh tế cho lưu trữ theo mùa
Lưu trữ ngắn hạn thì lại phải cạnh tranh với pin
Công nghệ gia nhiệt điện trở siêu rẻ của Standard Thermal có thể phù hợp hơn cho lưu trữ theo mùa
Liên kết bài liên quan
Đây là giải pháp đối phó các đợt rét kéo dài khoảng một tuần. Dùng pin hóa học sẽ quá đắt
Hơn nữa, pin cát là khoản đầu tư thiên về xây dựng tại địa phương, nên cũng giúp ích cho kinh tế địa phương
Ở vùng lạnh, nó còn tránh được vấn đề pin bị suy giảm hiệu năng
Điểm cốt lõi là chi phí. Pin nhiệt dùng nước ở Đức có dung lượng lớn gấp 20 lần với giá 50 triệu euro
Cát được đun ở nhiệt độ cao hơn (trên 100°C) nên có vẻ hơi quá mức, nhưng lại có thể giảm thể tích lưu trữ
Chỉ cần làm nóng cát hoặc đá, lưu trong silo cách nhiệt, rồi dùng các ống để đun nước
Tôi không rành lĩnh vực này, nhưng việc nhét được dung lượng lớn như vậy vào một bồn chứa cao 14m, rộng 15m thật ấn tượng
Đó là lý do có thể đạt được dung lượng lưu trữ cao như vậy