رمل. إنها خشنة وخشنة ويمكن أن تصنع بطارية رائعة. وبقدر ما قد يبدو ذلك غريبًا، فهو مجرد مثال واحد على العديد من المواد الترابية المستخدمة حاليًا لتخزين الطاقة الحرارية (أو TES). منذ فترة، قمنا بتغطية الظهور الأول للبطارية الرملية التجارية في العالم، وهي كبيرة بما يكفي لتزويد الطاقة لحوالي 10,000 شخص. والآن، وصل تخزين الطاقة المعتمد على الرمال إلى حدود جديدة: المنازل الفردية. تقدم شركات مثل Batsand حاليًا بطاريات حرارية تجلب الرمال الساخنة والعذبة مباشرة إلى باب منزلك. يبدو أنه يمكنك الحصول على أي
شيء يتم تسليمه هذه الأيام. ولكن ما الذي منعنا من تجربة TES السكنية من قبل؟ كيف سيؤثر تخزين الحرارة على حياتنا في منازلنا؟ وأين بالضبط من المفترض أن يضع أصحاب المنازل هذه الأشياء؟ أنا مات فيريل... مرحبًا بكم في المترددين. تم تقديم هذا الفيديو إليك بواسطة Factor وجميع رعاتي على Patreon، ولكن المزيد عن ذلك لاحقًا. من المحتمل أن فاتورة المرافق الخاصة بك تخبرك بالفعل بقصة أننا ننفق الكثير من المال على تدفئة وتبريد منازلنا. في الواقع، وفقا لجامعة ميشيغان، فإن أكثر من 30٪ من إجمالي استخدام الطاقة السك
نية في الولايات المتحدة مخصص للتدفئة. يصل تسخين المياه إلى حوالي 13%، وهو في الواقع مجرد نوع آخر من التحكم في درجة الحرارة. ووفقاً لمختبر لورانس بيركلي الوطني في الولايات المتحدة، فإن خمس إجمالي الطاقة المنتجة في الولايات المتحدة تذهب نحو الحمل الحراري للمبنى. تعد أنظمة البطاريات السكنية مثل Tesla Powerwall طريقة رائعة للتغلب على ما يعتبره البعض الخلل القاتل للطاقة المتجددة: التقطع. لكن هيمنة بطاريات الليثيوم أيون تأتي مع مجموعة من الجوانب السلبية، مثل بعض تلك الآثار البيئية وقضايا السلامة المحت
ملة. تعد البطاريات الحرارية أو أجهزة تخزين الطاقة الحرارية (TES) أحد البدائل التي تستحق المشاهدة. لقد قمنا بفحصها من قبل، ولكن هنا تجديد سريع. عندما يتعلق الأمر بـ TES، فإن الاختصار واضح جدًا: إنها بطاريات تخزن الطاقة على شكل حرارة. يمكنك شحنها عن طريق تمرير الكهرباء من خلال عنصر التسخين المدمج في الوسط الحراري. يمكن أن يكون هذا الوسط عبارة عن ماء أو رمل أو أي شيء آخر، طالما يمكنه الاحتفاظ بالكثير من الحرارة لفترة طويلة. يمكننا بعد ذلك تفريغ الحرارة وإطلاقها في وقت لاحق من خلال عملية التبريد الأ
ساسية. عند استخدامها مع المضخات الحرارية والألواح الشمسية، يمكن لـ TES القيام ببعض الأشياء المذهلة. منذ عام 2012، حصلت شركة Drake Landing Solar Community على رقم قياسي بلغ 96٪ من التدفئة السنوية من الطاقة الشمسية. وفي الفترة 2015-2016، قفز هذا الرقم بنسبة 100%. كان ذلك في ألبرتا، كندا، الباردة والمظلمة، من بين جميع الأماكن! تميل TES إلى الحصول على معدلات كفاءة جيدة جدًا ذهابًا وإيابًا (RTE)، وهي النسبة المئوية للكهرباء المخزنة والتي يتم استردادها لاحقًا. إنه مهم جدًا لأي نوع من أجهزة تخزين الطاق
ة. يعني الحصول على 100% من الطاقة أن كل قطرة من الطاقة المخزنة يمكن سحبها واستخدامها لاحقًا. كما أنها مستحيلة من الناحية الديناميكية الحرارية. للسياق، تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بـ RTE يبلغ حوالي 70٪. تتمتع بطاريات الليثيوم أيون المخصصة لتخزين كميات كبيرة من الطاقة، مثل تلك الموجودة في العديد من مرافق تخزين الطاقة ذات النطاق الصناعي وربما حتى في منزلك، بمعدل استهلاك طاقة يصل إلى حوالي 90%. ولكن تشير التقارير إلى أن البطاريات الحرارية التجارية والصناعية تصل إلى 90% أو أكثر. لقد دفع هذا الكثير م
ن المبتكرين إلى التفكير... إذا كانت v TESs تعمل بشكل جيد للتطبيقات الكبيرة، فلماذا لا نعيدها إلى المنزل؟ ولكن هل يمكن أن تعمل TES على نطاق صغير؟ وإذا كان بإمكانهم ذلك، فلماذا لم نحاول ذلك عاجلاً؟ لكن أولاً...لماذا الرمال؟ أنا لا أحب الرمال. إذا سبق لك أن زرت الشاطئ وارتكبت خطأً بالتخلي عن الشبشب في وقت مبكر جدًا، فأنت تدرك تمامًا أن الرمال تحتفظ بالحرارة بشكل ملحوظ . وذلك لأن الرمال لديها حرارة نوعية منخفضة، مما يعني أنها لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة لتسخن بسرعة. وتسمح الكثافة العالية للرمل بتخ
زين كميات كبيرة من الطاقة الحرارية. لا توجد تفاعلات كيميائية مما يعني أن البطاريات الرملية منخفضة الصيانة ولها عمر افتراضي طويل. يمكننا أيضًا تسخينه إلى درجة أعلى بكثير من نقطة غليان الماء، والاحتفاظ بهذه الحرارة مع نسبة RTE أعلى بكثير من 90%. لهذه الأسباب، رأينا شركات مثل Polar Night تحقق ضجة كبيرة حول بطارياتها الرملية التجارية. نقوم فقط بتسخين الرمال بالطاقة المتجددة، ثم نستخدم الهواء لنقل الحرارة من الرمال إلى منزلك. يبدو الأمر سهلاً، فلماذا لم نفعل ذلك طوال الوقت؟ سوف نتعمق قليلاً في هذا ال
سؤال لاحقًا، ولكن هناك شيء آخر نحتاج إلى التعمق فيه أولاً... وهذه متعة لذيذة من الراعي اليوم، العامل. سأشعر بالجوع حقًا عند الحديث عن هذا. لقد كنت مشتركًا في Factor منذ أكثر من عام ونصف الآن، قبل وقت طويل من أن يصبحوا راعيًا. لقد كنت أحاول أن أتناول طعامًا صحيًا، وأستبعد اللحوم من نظامي الغذائي، وأتناول المزيد من الوجبات النباتية (على الرغم من أنني لا أزال نباتيًا بالكامل)، لكن جدول أعمالي مزدحم للغاية مما يجعل من الصعب القيام بذلك. لهذا السبب قمت بالتسجيل في العامل منذ عام ونصف. لقد كنت أتناول
المزيد من الوجبات الشاملة المجهزة من قبل الطهاة والمعتمدة من قبل اختصاصي التغذية. لقد كنت متحيزًا لخيارات السعرات الحرارية الذكية والنباتية + النباتية، لكن لديهم شيئًا يناسب الجميع. لقد تخلصت من التخمين عند شراء البقالة وإعداد وجبات الطعام الخاصة بي. لا يتناسب هذا مع جدول أعمالي المزدحم فحسب، بل إنه يشبه الحصول على وجبة سريعة في مطعم عالي الجودة في المنزل... وبأموال أقل من تناول الطعام في الخارج. أشعر بتحسن تجاه ما أتناوله، وهي لذيذة. والأمر الرائع أيضًا هو أن العامل يعوض 100% من انبعاثات التوصي
ل الخاصة بهم، كما أنهم مصدر كهرباء متجددة بنسبة 100% لمواقع الإنتاج والمكاتب الخاصة بهم، ولديهم مأكولات بحرية من مصادر مستدامة. بدون تحضير، بدون فوضى، بدون تجميد، وجاهز في دقيقتين فقط. توجه إلى FACTOR75 dot com أو انقر فوق الرابط أدناه واستخدم الرمز UNDECIDED50 للحصول على خصم 50% على صندوق العامل الأول ولقطات العافية المجانية مدى الحياة! جرعتين صحيتين مجانيتين من ثلاث نكهات متاحة لكل طلب عندما تكون مشتركًا نشطًا. شكرًا لـ Factor، ولكم جميعًا، يا رعاتي الذين حصلوا مبكرًا على إصدارات مجانية من الإ
علانات لمقاطع الفيديو الخاصة بي، ولكم جميعًا لدعم القناة. فلماذا لم نقم بإجراء TES في المنزل طوال الوقت؟ السبب الرئيسي هو الحجم. الكتلة مهمة، خاصة لتخزين الحرارة! لا أعرف كيف هو وضعك المعيشي، لكن ليس لدي مساحة في المرآب الخاص بي تتسع لصومعة رملية يبلغ ارتفاعها 23 قدمًا (7 أمتار). وهنا يأتي دور شركات مثل Batsand التي يوجد مقرها في لاتفيا. ومن الصعب تقليص حجم هذه الأجهزة إلى حجم سكني، لذا تخطط Batsand بذكاء لإخفاء خزان الرمال تحت الأرض... على عكس خزان الصرف الصحي. وهذا أمر ضروري، فحتى أصغر خزان با
تساند سيصل حجمه إلى 40 مترًا مكعبًا. على الرغم من أن الأمر لا يتعلق فقط بمراعاة المساحة، فوجود خزان تحت الأرض يساعد في الحفاظ على كل شيء معزولًا جيدًا، مثل نظام الطاقة الحرارية الأرضية الذي تصنعه بنفسك. والأفضل من ذلك هو أن الرمل رخيص الثمن، وغير سام، وغير قابل للاشتعال (إذا تم اختياره وتنظيفه بشكل صحيح من المواد العضوية الأخرى). من ناحية الأرقام، الجهاز مخصص للمباني التي تبلغ مساحتها 300-400 متر مربع ويمكنه تخزين 10680 كيلووات/ساعة. هذا أمر مثير للإعجاب، على افتراض أنك حصلت على ما يزيد عن 30 كي
لوواط من الألواح الشمسية الموصى بها في الممتلكات الخاصة بك. ما الفائدة؟ لقد تطرقنا إليه للتو... إنه خزان الرمال الضخم. تمامًا مثل نظام الطاقة الحرارية الأرضية، فإن حفر حديقتك ليس بالأمر الرخيص، ويمكنني أن أتحدث عن ذلك بشكل مباشر. هناك شيء يجب مراعاته لاحقًا عندما نتحدث عن نقاط السعر. ومع ذلك، تمتلك شركة Newton Energy Solutions (NES) ومقرها هولندا نوعًا مختلفًا تمامًا من أجهزة TES التي تقدمها . إنهم يبقون الأمر بسيطًا من خلال تصميم خالٍ من الرتوش يقع في مكان ما بين TES وسخان المياه وخزان عازل. مل
احظة جانبية ممتعة: سخان المياه هو بالفعل بطارية حرارية، من الناحية الفنية. إنها مجرد واحدة لا تستطيع تحويل الحرارة إلى كهرباء مرة أخرى. لكن نظرًا لأنك تنفق بالفعل معظم الكهرباء على الحرارة، فهذه ليست مشكلة كبيرة. ليس من المستغرب إذن أن يبدو جهاز NEStore ويعمل مثل سخان المياه إلى حد كبير. في الواقع، إذا لم يكن لديك مساحة كافية لكليهما، فيمكن لـ NEStore أن يحل محل سخان المياه الخاص بك. يجمع NEStore بين العزل الفراغي الخاص وجدران الخزانات الأرق من المتوسط. تتيح هاتان الميزتان الصغيرتان معًا لـ NESt
ore الاحتفاظ بكمية أكبر من الماء والحرارة أكثر بكثير من الأجهزة الأخرى في فئة وزنه. النظام متوفر بحجمين: الحجم الأصغر يحتوي على كميات مياه تبلغ 214 لترًا وسعة 20 كيلووات في الساعة. الأكبر هو 320 لترًا وسعة 29 كيلووات في الساعة. وفقًا لـ NES، حتى الحجم الأصغر يمكنه تسخين 600 لتر من ماء الصنبور إلى 40 درجة مئوية (104 فهرنهايت). هذا كثير من الاستحمام! وباعتبارها كرزة استدامة لطيفة في الأعلى، تقول NES أن أجهزتها مصنوعة من مواد قابلة لإعادة التدوير بالكامل. من المفترض أن تحل تقنية "التوصيل والتشغيل"
الخاصة بهم محلها سخانات المياه الموجودة والعمل مع الأنظمة الكهروضوئية الخاصة بك. تدعي الشركة أنها تستطيع تركيب NEStore في منزلك في أقل من ساعتين. وبطبيعة الحال، سيتعين علينا أن نرى ما ستقوله الجهات الخارجية بمجرد طرح NEStore في السوق. وهذا ينطبق على باتساند أيضًا. لذا، إذا كانت TES رائعة جدًا، ويمكن أن تعمل على نطاق سكني، فلماذا تجاهلناها حتى الآن؟ هناك الكثير من الأسباب الصغيرة، ولكن أبرزها هو الحجم. الآن هذا يبالغ في تبسيط الأمر كثيرًا، ولكن كما ذكرت سابقًا، فإن الأشياء الأكبر تبرد بشكل أبطأ،
لذلك إذا كنت ترغب في تحسين جهاز تخزين الطاقة الحرارية الخاص بك، فمن المفيد أن تكون كبيرًا. هذه هي الديناميكا الحرارية 101. لكن من الصعب أن نحقق نجاحًا كبيرًا ثم نعود إلى المنزل. إنه يضع هذه الأجهزة على خلاف مع التصغير والنشر المنزلي، وبالطبع يؤدي إلى ارتفاع الأسعار حقًا. لقد جعلت هذه العوامل تقليديًا من الصعب بيع خدمات TES، خاصة عندما تكون طرق التدفئة القياسية بحرق الوقود الأحفوري رخيصة وصغيرة نسبيًا. وهذا ينطبق على حالات الاستخدام الأخرى أيضًا. لماذا تربط مزرعتك الشمسية أو الألواح الشمسية المنز
لية بتكنولوجيا أقل نضجًا عندما تتوفر تقنيات تخزين أكثر نضجًا، مثل بطاريات أيونات الليثيوم؟ وسواء كنت مالك منزل أو شركة مرافق، فمن الصعب المخاطرة بجهاز قد لا يعوض أبدًا. ولا تبدو الأرقام جيدة أيضًا إذا حاولت تحويل الحرارة مرة أخرى إلى كهرباء، لأن كمية صغيرة ولكن مهمة من الطاقة "تُفقد أثناء الترجمة". على الرغم من ذلك، من الناحية الإحصائية، فأنت تنفق بالفعل معظم طاقتك على تدفئة منزلك، لذا فإن توفير هذه الطاقة واستخدامها لاحقًا كحرارة لا يمثل مشكلة حقًا. وهذا يعني أن أجهزة TES تعمل بشكل جيد جنبًا إل
ى جنب مع أجهزة تخزين الطاقة الأخرى، مثل Tesla Powerwall. إن السماح لـ TES بالتعامل مع حصة الأسد من العمل في التسخين يسمح للبطارية الكيميائية بالتعامل مع التطبيقات الكهربائية الأخرى. إنها تستخدم الأداة المناسبة للوظيفة المناسبة. ومع ذلك، في كل مرة يتم فيها تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، هناك فقدان للطاقة. تتمتع TESs بكفاءة ملحوظة عند استخدام الطاقة المخزنة بها للتدفئة. لكن كفاءتها تنخفض إلى نسبة أقل إثارة تتراوح بين 50 إلى 70% عندما يتعين عليهم تحويل تلك الحرارة مرة أخرى إلى كهرباء. قارن هذا بنسبة
90% لبطاريات الليثيوم أيون أو حتى 70-85% للبطاريات المائية التي يتم ضخها، ويمكنك أن ترى سبب بطء اعتمادها. وهذا يجعلها أقل تنوعًا من شيء مثل نظام البطاريات الكيميائية السكنية، وإذا كنت قادرًا على شراء جهاز واحد فقط لتخزين الطاقة، فمن المحتمل أنك تبحث عن قطعة تقنية أكثر تنوعًا ومتوفرة. عند الحديث عن القدرة على تحمل التكاليف، فهذا أيضًا عامل رئيسي. يتراوح سعر متجر NEStore الصغير والرخيص نسبيًا ما بين 5000 إلى 6000 يورو، وهو ما يتراوح بين 5300 إلى 6400 دولار تقريبًا، اعتمادًا على الحجم. تتضمن هذه ال
أرقام التثبيت، على الرغم من أنني أخشى أن ترتفع هذه الأرقام بمجرد مغادرة مرحلة الطلب المسبق. سيوفر لك نظام Batsand الأصغر بقدرة 14 كيلو واط مبلغًا معقولًا للغاية يبلغ 7200 يورو أو حوالي 7700 دولار. ولكن مع التثبيت، يرتفع السعر إلى 17000 يورو أو 19000 دولار عند الحد الأدنى. يعني هذا النوع من السعر أن هذه الأجهزة لن تتناسب مع الكثير من الميزانيات. ومع ذلك، فإن هذه الأسعار المرتفعة تشتري لك بعض السلع الجاهزة للأكل الرائعة. عندما سألت NEStore عن منتجاتهم عبر البريد الإلكتروني، قال أحد ممثلي تطوير الأ
عمال إن نسبة الـ RTE تبلغ 95%. وبالمثل، أخبرني أندريه رايموندو، رئيس العمليات في شركة باتساند، عبر البريد الإلكتروني أنهم عمومًا يقومون بتخزين الطاقة بكفاءة تبلغ 92%، ويستخدمون تلك الطاقة المخزنة بمعدل كفاءة يبلغ 94%. من المؤكد أن هذه أرقام "السيناريو الأفضل" على الأرجح، لكنها لا تزال مثيرة للغاية. حتى مع هذا النوع من الأداء، من الصعب إقناع أصحاب المنازل بإنفاق أسعار فاخرة على هذه الأنواع من الأشياء إلا إذا كانوا مهتمين حقًا باستقلال الطاقة أو التكنولوجيا الخضراء...مثل أي شخص قد تعرفه. لهذه الأس
باب، كانت البطاريات الحرارية بمثابة تكنولوجيا متخصصة طوال فترة طويلة من وجودها قبل 200 عام. لقد بدأ الطلب بالفعل في الازدهار جنبًا إلى جنب مع مصادر الطاقة المتجددة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن أجهزة TES صديقة للبيئة بقدر الطاقة التي نستخدمها فيها. خذ على سبيل المثال سخانات المياه . في عام 2010، أنتج سخان المياه الكهربائي النموذجي انبعاثات أكثر بأربع مرات من سخانات المياه التي تعمل بالغاز. كيف؟ حسنًا، يتطلب تسخين هذا النوع من الأشياء الكثير من الطاقة، وكانت تلك الطاقة تأتي في الغالب من الوقود الأحفور
ي. ولكن الآن، مع زيادة وفرة الطاقة الخضراء، وتحول المشكلة من من الجيل إلى التخزين، تبدو سخانات المياه المقاومة للكهرباء (وبالتالي البطاريات الحرارية) أفضل وأفضل. وفقًا لجامعة سيدني للتكنولوجيا، بحلول عام 2030، ستكون السخانات الكهربائية المقاومة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة والانبعاثات من سخانات الغاز. سخانات المياه ذات المضخة الحرارية موجودة بالفعل، ولدي مقطع فيديو يوضح تجربتي مع أحد هذه السخانات. وبالحديث عن المضخات الحرارية، فمن المحتمل أن تتبع أجهزة TES مسارًا مشابهًا. أتمنى أن يفعلوا ذلك، مع
الأخذ في الاعتبار كيفية العمل مع بقية نظام الطاقة المنزلي لديك. فكر في الأمر: تقوم الألواح الشمسية بتجميع الطاقة لمنزلك، بما في ذلك المضخة الحرارية وTES. ستبقي هذه الأجهزة منزلك في درجة حرارة مريحة طوال اليوم. مع العبء الهائل للتدفئة الذي يتم تحميله على لوحة نظام البطارية لديك، يتوفر لديها المزيد من الطاقة لإنفاقها على جميع احتياجاتك الكهربائية الأخرى. إن أوجه التآزر الموجودة هنا رائعة جدًا. ما ليس الحب؟ حسنًا، تكلفة شراء وتركيب الألواح الشمسية، والمضخة الحرارية، ونظام البطارية، وTES. لكننا نعم
ل على ذلك. هنا في الولايات المتحدة، أصبحت تكاليف TES أقل تكلفة من أي وقت مضى بفضل قانون الحد من التضخم (IRA). وذلك لأن العديد من أحكام تخزين البطاريات IRA تنطبق أيضًا على وحدات TES. وهذا يعني أنه يمكنك الحصول على خصم ضريبي ضخم بنسبة 30% على جهاز TES الخاص بك. ويقفز هذا إلى إعفاء ضريبي بنسبة 40% للمشاريع المصنوعة بمواد محلية. وينبغي أن يقطع هذا شوطا طويلا نحو جعلها في متناول الأسرة المتوسطة. مع وجود مثل هذه الحوافز مطروحة على الطاولة، أعتقد أننا سنشهد توسعًا في ابتكار وتصنيع TES محليًا - ومن المف
ترض أن تساعد المنافسة في جعل البطاريات الحرارية ميسورة التكلفة بمرور الوقت. إذا أين يتركنا هذا؟ أعتقد حقًا أننا في فجر عصر جديد هنا. بدأت بطاريات الطاقة الحرارية للتو في اقتحام السوق السكنية. عندما نعود إلى هذا الموضوع في غضون عامين، لن أتفاجأ على الإطلاق إذا كان هناك الكثير من الشركات على الساحة. لكن ماذا تظن؟ هل تريد تخزين الطاقة الحرارية لمنزلك ؟ القفز إلى التعليقات واسمحوا لي أن أعرف. سوف أراك في المرة القادمة.
Comments
Do you want thermal energy storage for your home? And a special thank to Factor. Use code UNDECIDED50 to get 50% OFF First Box and free wellness shots for life with any active subscription at https://bit.ly/3TiVmO8! If you liked this, check out Have we been doing Solar wrong all along? https://youtu.be/LqizLQDi9BM?list=PLnTSM-ORSgi4dFnLD9622FK77atWtQVv7
My main concern would be giant sandworms, we have seen what they have done to Arrakis.
Living in Maine I have a bias toward using wood for heating as it is cheap,and renewable here. I built a wood fired, sand battery to heat a friend’s home. It was simple to build and very efficient. We built it from plans he had acquired from the University of Maine back in the seventies. Some of the materials used should probably be updated to newer, better materials but I will describe it as we built it. It started with a concrete slab about 10x10x6” thick. We built a concrete block building 8x8x8 with a wood stove running down the middle of it. The stove was about 7’ long and 24”high and wide. The building was insulated on the inside of the brick with 4” of styrofoam and 6” of vermiculite under the wood stove to protect the concrete. We then filled the building with sand to a point about a foot over the firebox. We then put in what seemed to be miles of 1/2” pvc pipe arranged in manifolds feeding cold water in the bottom and hot water out of the top. Each run of pipe had a blow over valve in case it got too hot. We insulated the top with a foot of styrofoam and plywood screwed down on top. Around all of this we built a wood shed with a six cord capacity and room in front of the firebox to tend the fire. We used antifreeze in the water to insure that it wouldn’t freeze if it was left un attended in the winter. All of this was about 20’ behind his house. We dug a trench and insulated the pipes heavily about 4’ underground These pipes were brought into the basement and attached directly to an existing water boiler which could be valved off so you could use either heat source but with the same circulation equipment. My friend lights a small fire once or twice a day and provides all the heat he needs for his home. If I was to build it today I would use pex pipe and the styrofoam concrete forms rather than blocks.
Love how you show stock footage of a cat in it's litter box and then jump to a food sponsor. Really gets the appetite goin
There was an episode of "This Old House" where they spoke with someone with a not so old house who built everything himself and he works in commercial HVAC. He used two cisterns and used a heat pump to transfer heat from one cistern to the other. This resulted in a cistern so cold that it was frozen and another with very hot water. He could run the heat pump whenever it made sense to run it based on energy cost, or energy availability (solar or wind). Then, whenever heating or cooling of any kind is needed, it could tap into the appropriate cistern for that capability. It think that is really awesome because whenever we're running a heat pump, it would be good to capture both extremes... it is basically doubling the efficiency. I'd like to capture the heat from my refrigerator to pre-warm the water into my water heater (though that probably would have a negligible impact since it wouldn't run long enough).
This is the storage option that interests me the most, largely because of its simplicity and resource demand to build. Very glad to hear there are smaller units being developed. It seems to me to be something that a community to could install. For me, living in a cold country, I can see how I can limit electricity demand but I struggle to limit heating demand.
The main problem I see is the competition from hear pumps. Why store electricity as heat at 95% when I can store the electricity in a battery at 80% efficiency but then use a heat pump with a COP of 3.5 - 4 to provide home heating and hot water. Plus electric batteries can be used for AC in summer or during blackouts.
I've told this story before. A friend of mine kind of built one of these himself. He built a south-facing solarium on the back of his house, but underneath the concrete pad he installed a three foot deep pit and filled it with pea gravel. He used simple PVC pipe and some small fans to blow air from the warm solarium into the gravel pit during the day. The cool air coming back would help regulate the temps in the summer. In the winter he could divert the warm air into his house to help lighten the load on his furnace. Colder return air would go back into the pit to be warmed up before going to the furnace. He could let it charge all day, even in the winter, and use the extra warm air at night when the heating demand was higher. While these TES systems are certainly very nice, if you have the money, don't be afraid to see what you can DIY for a LOT less. All my friend had to buy for his was the gravel, some cement, some foamboard insulation, pipe and a couple of blower fans. For his skill level, it was easy work. It certainly wasn't as efficient as a custom built system, but it didn't need to be for the cost of entry and daily operation. How much power can a blower and a few relays use? If you are the handy kind of person who could us swimming pool hoses, wood and glass to make a solar thermal collector, well, here's some place to put all that energy.
You want high specific heat, not low, for storage (eg: more watt-hours to heat up a Kg of water or sand or ceramic - and of course get it back when needed). There are heat storage devices such as ceramic based base board heaters. Thus, during the night when the utility rate is low, you heat up the ceramic in the baseboard heater - it traps that heat. Then, in the daytime when the thermostat demands it, louvers open to allow air to flow through and release the heat. This has been sold for several decades in Canada. The real issue is "heat quality" where the best way to store heat is as at hot a temperature as possible (needs really good insulation - because of the heat loss equation where heat is lost as 4th power of the temperature).
Batsand uses kW/h instead of kWh in most of their marketing, really makes me doubt how credible their claims are.
I don't like sand. It's coarse and rough and irritating and it gets everywhere. - Anakin
Matt, at 6:18, please make sure you write units correctly. The kilowatt-hour is written as kWh not kW/h. You can also write it as kW•h or kW h. The units are of energy so kW --> power multiply by hour --> unit of time = a unit of energy. The way to remember that is: if you have power per unit of time what does it mean? It means energy per time^2. So it's like an accelerating energy rate. But that's not the correct units because we're discussing energy storage which should be in similar units to joules (J). 1kWh is 3.6MJ Fun fact: Power per unit time is useful as it measures the rate of change of power also called "ramp rate". It's useful for measuring how quickly a power plant is spinning up or spinning down to generate electricity for example.
I think that thermal energy capture and storage generally deserves more thought and investment than it currently receives, and the relative ease and efficiency of storage is one of the main benefits. A few years ago I designed and installed a system for capturing the waste heat from multiple small refrigeration sets in a medium sized cheese factory. Water cooled condensers were added to the refrigeration sets, and water was circulated through these via accurate flow control valves. Temperature probes on the refrigeration pipes leaving the condensers fed data to a PLC, which controlled the water flow through the valves. This was so accurate that the refrigeration outlet temperature was stable to within half a degree, and we could capture effectively 100% of the available thermal energy. The warmed water was stored in an insulated stainless steel silo, then fed into the main boiler instead of cold water. The temperature of the water in the tank continued to rise overnight, so in the morning the main boiler got up to temperature much quicker and the factory was operational sooner. The output temperature of the boiler was also more stable, making it easier to keep processes in the factory stable. There was a 25% reduction in gas usage in the main boiler, 10% reduction in electricity use in the refrigeration sets and a considerable increase in reliability in the refrigeration sets, with reduced failure rate and maintenance. and over-pressure cutouts on extremely hot days were no longer an issue. Based on measurable parameters (reduction in electricity and gas bills) the payback was 14 months, with many significant "other" benefits. I simply cannot understand why this type of system is not built into all factories and commercial premises which have refrigeration and a need for hot water or space heating. I am definitely keen to see thermal energy storage brought into the domestic scene as well.
Here in rural France we are used to having giant holes dug in our gardens as there is no mains drainage on these 200 year old stone houses. A BatSand battery would take up about the same space as a 3,000 litre 'fosse septique'. All our neighbours have huge gardens, ours is a hectare..so space isn't a problem. What is a problem is putting solar panels on the roof as there are no loft voids to keep inverters cool. We have our solar panels on a barn roof about 40 metres from the house. If you didn't or couldn't use solar a home sand battery could be used for time shifting the energy, France has a lot of nuclear power with nowhere to go during the night. Keeping the sand hot with cheap overnight power and distributing it to the property during the day would help balance the grid.
Your house is also a thermal energy storage device. In the summer, cool it down during the day (with solar) more than you normally would and you can enjoy a good amount of cooling at night. Similar with heating in winter
Back in 1980 my neighbor put electric heat elements in a sand bed under a slab on grade home . It was heated during/ on off peak rates. Now with solar pv panels are so cheep it could be powered. In my build at the time I put 320 soft of hot water collectors into a 800 gallon ss tank I welded up in my basement that supplies radiant slabs & backed up with a wood fired boiler in the garage.
Been using sand batteries to heat my greenhouses for nearly 20 years, works a treat
Yeah it's like a storage heater. We had them here in the UK in the 80's, 90's and 2000's but the heat was stored in bricks in the heater itself and insulated until the heat is released. They are designed to heat up when the energy use is low and so cheaper and release the energy in the evening in Winter time. The heat released from the isn't very hot, just warm.
In AZ, my whole backyard is sand. Literally, in the summer, I turn the hot water heater OFF because the sun does a good job keeping the water hot in the summer. I actually use my hot water heater in the summer as my cold water. Plus, it helps keep my electrical costs down by not heating the water in the summer.
I have a few thermal batteries in my house. My water heater is an electric one that I heat with my woodstove in the winter and the I heat it with my excess solar power in the summer. We have lots of hot water year round here in Canada. Also my insulated cement floor is a thermal mass that heats up from my passive solar, southern windows in the summer but not in the winter (because of how I sized my roof overhang) and also in the winter the glycol that heated my water then goes into my infloor heating pipes and also warms the floor. It works very well and was inexpensive to install and maintain. In the cellar I did not insulate under the floor so that it can stay naturally cool all summer and winter. My house is built into a south facing hillside and is 8 feet deep at the back but above ground at the front