Homok akkumulátor

Egy homok akkumulátor otthoni használatra egy hőtároló rendszer, amely száraz homokot használ a felesleges napenergiából vagy csúcsidőn kívüli villamos energiából hőként tárolva helyiség- és vízmelegítéshez. Töltés: A napelemekből származó felesleges energia egy ellenállásos fűtőelemet vagy légfűtőt működtet (akár 500°C-ig), amely felmelegíti a homokot egy szigetelt tartályban. Tárolás: A száraz szilícium-dioxid-homok hosszabb ideig, akár több hónapig is megtartja a magas hőmérsékletet szezonális konfigurációk esetén.  Kibocsátás: A hidegebb hónapokban a levegő vagy víz a forró homokba ágyazott hőcserélőkön keresztül kering, 70–80 °C-ra melegítve a vizet, hogy biztosítsa az otthoni fűtést és a radiátorokat.  Konfigurációk és méretezés Lakóépületek rendszerei: Az újonnan megjelenő kereskedelmi háztartási megoldások (mint például a Batsand ) csomagolt hőegységeket kínálnak, például 14 kW-os konfigurációt (~12 000 kWh kapacitással 300–600 m²-es otthonok számára) vagy nagyobb, 25 kW-os rendszereket. Saját kezűleg történő telepítések: A rajongók egyedi rendszereket építenek szigetelt acélhordókból vagy földalatti homokgödrökből (40-120 köbméter), réztekercsekkel vagy lefolyócsövekkel kombinálva a folyadék hőátviteléhez.  Előnyök és hátrányok Előnyök: Olcsó, bőségesen rendelkezésre álló és nem mérgező nyersanyagokat használ, ritka lítiummal vagy ritkaföldfémekkel nem terhelve. Kiválóan kompatibilis a tetőre szerelt napelemtáblákkal szezonális hőtároláshoz. Hátrányok: Az energiát kizárólag hőként tárolja, nem pedig közvetlen elektromos áramként, így alkalmatlan a hagyományos háztartási készülékek működtetésére vagy elektromos járművek töltésére. Az összhatásfok alacsonyabb, mint a kémiai akkumulátoroké, és a nagyméretű földalatti létesítmények gondos térbeli és szigetelési tervezést igényelnek. Elkészítése; Egy 1 m³-es gömb alakú homok akkumulátor (kb. 500–600 °C-os üzemi hőmérséklet mellett) szigetelésének rétegrendi vastagságait a szerkezeti anyagok hőtűrése, míg az optimális hőveszteséget a gömb geometriája határozza meg. A rétegek javasolt optimális vastagságai és a számított hőveszteség az alábbiak szerint alakulnak:  Az optimális rétegrend és vastagságok Mivel az 1 m³-es belső térfogatú gömb sugara \(R = 0,62\text{ m}\) és a felülete \(A = 4,83\text{ m²}\), a rétegek vastagságát úgy kell megválasztani, hogy a külső burkolat hőmérséklete biztonságos (30–40 °C alatti) legyen. Réteg (belülről kifelé) Javasolt vastagság Szerepe és hőmérsékleti határai Homokmag \(1\text{ m³}\) (\(\varnothing \approx 1,24\text{ m}\)) Akár 500–600 °C tárolási hőmérséklet. Téglafal \(5\text{ cm}\) (Fix) Mechanikai tartóváz és hőtároló puffer. Sibral (Kerámiaszál papír/paplan) \(5\text{ cm}\) Elsődleges hővédelem. A közvetlen ~550 °C-ot lecsökkenti kb. 250 °C-ra, amit a kőzetgyapot már tartósan károsodás nélkül kibír (a kőzetgyapot kötőanyaga 250 °C felett elpárolog). Szerelt / Vakolható kőzetgyapot \(10\text{ cm}\) Nagy sűrűségű (pl. vakolható vagy műszaki) kőzetgyapot, ami a hőmérsékletet kb. 80 °C-ra viszi le. Normál kőzetgyapot \(15\text{ cm}\) Külső kiegészítő hőszigetelés (pl. bálás vagy tekercses), amely a külső köpenyt szobahőmérséklet közelébe (~30 °C) hűti. Teljes szigetelési vastagság \(30\text{ cm}\) A homokmag körüli teljes hőszigetelő köpeny vastagsága.  Mennyi az optimális hőveszteség? Egy ekkora méretű (1 m³-es) rendszernél az optimális folyamatos hőveszteség kb. \(100\text{ W} - 130\text{ W}\) (Watt) között mozog, ha a környezeti hőmérséklet 10 °C. Napi energiaveszteség: Kb. \(2,4\text{ kWh} - 3,1\text{ kWh}\) naponta.  Akkumulátor kapacitása: 1 m³ (~1600 kg) homok 500 °C-os hőmérséklet-különbségen nagyjából \(200\text{ kWh}\) energiát képes tárolni. Időbeli áthidalás: Ezzel a szigeteléssel a teljesen feltöltött akkumulátor önmagában (hőelvonás nélkül) kb. 55–70 napig képes megtartani a hőt, mire teljesen kihűl, ami kiváló érték egy ekkora, viszonylag kis méretű házi tárolónál. Fontos építési tanácsok a hőveszteség minimalizálására. A gyakorlatban a számított 100-130 W-os veszteség csak akkor tartható, ha nincsenek hőhidak. Szerkezeti tartók: A belső téglafalat és a homok súlyát (~1,6 tonna!) nem szabad fém lábakkal vagy merevítőkkel közvetlenül átvezetni a szigetelésen a külső burkolatig, mert a fém elvezeti a hőt. Erre a célra használjon nagy nyomószilárdságú habüveget (pl. FoamGlas) alapzatnak. Csőáttörések: A levegő- vagy vízkeringető csövek kilépési pontjait alaposan be kell tekerni Sibral szalaggal és rugalmasan kell tömíteni, mivel a hőtágulás miatt a szerkezet mozogni fog. 

Ebben 150-200Kw/h enegiát tudunk tárolni 1m2 napelem által termelt egy évnyi energiát. 200-at 30 nap alatt ad le ha 6-al számolok

Ha óránként 3Kw-ot termel