Fiński start-up Polar Night Energy opracował technologię magazynowania energii w piasku – tanią, prostą i skuteczną. W 2022 roku uruchomili pierwszy komercyjny magazyn ciepła w Kankaanpää, a w czerwcu 2025 w Pornainen powstała instalacja o mocy 1 MW i pojemności 100 MWh, która zasila sieć ciepłowniczą i zredukowała emisję CO₂ o 70 proc. Teraz fińscy inżynierowie pracują nad odzyskiwaniem prądu z piasku, a studenci AGH w Krakowie badają, czy ta sama technologia może sprawdzić się w polskich domach i gospodarstwach rolnych.

• Magazyn energii w piasku działa na prostej zasadzie: nadwyżki prądu z OZE nagrzewają piasek w izolowanym silosie do temperatury 600–1000°C. Piasek utrzymuje ciepło przez tygodnie, a gdy jest potrzebne, przepuszczane przez niego powietrze ogrzewa wymienniki i sieć ciepłowniczą. Sprawność sięga 80 proc., a żywotność przekracza 30 lat.
• Największa komercyjna instalacja w Pornainen (13 m wysokości, 15 m średnicy, 2 tys. ton steatytu) pokrywa miesięczne zapotrzebowanie gminy na ciepło latem i tygodniowe zimą. Całkowicie wyeliminowała olej opałowy, zmniejszyła zużycie zrębków drzewnych o 60 proc. i ograniczyła emisję CO₂ o 70 proc. Fińska telekomunikacyjna Elisa optymalizuje pracę magazynu za pomocą AI.
• Na AGH w Krakowie Koło Naukowe OZE „Grzała” testuje możliwość wykorzystania piaskowych magazynów w polskich domach. Prowadzą badania nad optymalną izolacją małych zbiorników oraz porównują skuteczność systemów odbioru ciepła z wodą (hydrauliczny) i powietrzem (pneumatyczny). Celem jest stworzenie taniego, prostego magazynu ciepła dla indywidualnych gospodarstw, który mógłby współpracować z przydomową fotowoltaiką.

Zanim przejdziemy do analizy fińskich sukcesów i polskich nadziei, trzeba zrozumieć, na czym polega ta technologia i dlaczego w ogóle ma sens. Otóż magazynowanie energii w piasku opiera się na zasadzie, którą znamy z codziennego życia: każdy, kto latem wszedł na rozgrzaną słońcem plażę, wie, że piasek potrafi gromadzić ciepło i oddawać je długo po zachodzie słońca. W wersji przemysłowej pomysł jest prostszy, niż mogłoby się wydawać.

Magazyn to dobrze zaizolowany zbiornik, najczęściej w formie silosu, wypełniony zwykłym piaskiem. Wewnątrz znajdują się grzałki elektryczne, które zasilane są nadwyżkami energii z sieci – wiatraków, paneli fotowoltaicznych, elektrowni. Gdy prądu jest za dużo, zamiast go marnować, włączają się grzałki i nagrzewają piasek do temperatury 600, a nawet 1000 stopni Celsjusza. Kluczową cechą piasku jest jego zdolność do utrzymywania wysokiej temperatury przez długi czas – przy odpowiedniej izolacji ciepło można przechowywać tygodniami, a nawet miesiącami.

Gdy ciepło jest potrzebne – na przykład do ogrzania domów w mieście – przez piasek przepuszczane jest powietrze, które nagrzewa się i trafia do wymiennika ciepła, a stamtąd do sieci ciepłowniczej. W ten sposób nadwyżki prądu z wietrznego dnia w lipcu mogą ogrzewać mieszkania w grudniu. To rozwiązanie nie tylko ekologiczne, ale i ekonomiczne – sprawność takiego magazynu sięga 80 procent, a jego żywotność szacuje się na ponad 30 lat.

Fiński przełom, który pokazał światu, że to działa

Historia fińskich piaskowych baterii zaczęła się w 2022 roku od instalacji w Kankaanpää. To był obiekt o mocy 100 kilowatów i pojemności 8 megawatogodzin, który podłączono do miejskiej sieci ciepłowniczej, by wspierać zasilanie budynków mieszkalnych i komercyjnych. Siedmiometrowy cylinder ze stu tonami piasku udowodnił, że technologia działa w praktyce, a nie tylko w laboratorium.

Prawdziwy przełom nastąpił jednak w czerwcu 2025 roku. W miejscowości Pornainen, na południu Finlandii, Polar Night Energy we współpracy z lokalnym dostawcą ciepła Loviisan Lämpö uruchomiło instalację dziesięciokrotnie większą – o mocy 1 megawata i pojemności 100 megawatogodzin. To już nie był pilotaż, ale pełnoprawne, komercyjne źródło zasilania sieci ciepłowniczej.

Zbiornik ma 13 metrów wysokości i 15 metrów średnicy, a wypełniono go około 2 tysiącami ton pokruszonego steatytu – produktu ubocznego z produkcji fińskich kominków. To ważny detal, bo pokazuje, że technologia świetnie wpisuje się w ideę gospodarki o obiegu zamkniętym, wykorzystując odpady przemysłowe jako magazyn energii.

Efekty są spektakularne. Bateria piaskowa pokrywa miesięczne zapotrzebowanie gminy na ciepło latem i niemal tygodniowe zimą. Pozwoliła całkowicie wyeliminować olej opałowy z sieci ciepłowniczej i zmniejszyć zużycie zrębków drzewnych o 60 procent . Emisja CO₂ spadła o około 160 ton rocznie, czyli aż o 70 procent. Dyrektor Loviisan Lämpö Mikko Paajanen mówi wprost: „Dzięki baterii piaskowej możemy znacząco ograniczyć energię wytwarzaną w procesie spalania i całkowicie wyeliminować użycie ropy naftowej”.

Optymalizacją pracy baterii zajmuje się fińska firma telekomunikacyjna Elisa, która wykorzystuje sztuczną inteligencję do wybierania najbardziej opłacalnych momentów ładowania i rozładowywania magazynu, uwzględniając zmienne ceny energii i zapotrzebowanie sieci. Dzięki temu inwestycja jest nie tylko ekologiczna, ale i po prostu się opłaca.

Prąd z piasku, czyli kolejny krok, nad którym pracują Finowie

Sukces w Pornainen to jednak nie koniec drogi. Polar Night Energy ogłosiło w maju 2025 roku kolejny, jeszcze ambitniejszy projekt – pilotażową instalację w mieście Valkeakoski, która ma testować możliwość konwersji zmagazynowanego ciepła z powrotem na energię elektryczną . To technologia nazywana Power-to-Heat-to-Power, w skrócie P2H2P.

Dlaczego to takie ważne? Dotychczasowe magazyny piaskowe służyły wyłącznie do gromadzenia ciepła i oddawania go w postaci ciepła. To świetne rozwiązanie dla sieci ciepłowniczych, ale nie rozwiązuje problemu magazynowania prądu na skalę systemową. Jeśli udałoby się odzyskiwać z piasku energię elektryczną, technologia stałaby się uniwersalna.

Problem w tym, że konwersja ciepła z powrotem na prąd wymaga znacznie wyższych temperatur i wiąże się ze stratami. Oczekiwana sprawność elektryczna ma wynosić około 30-35 procent, co jest poziomem zbliżonym do tradycyjnych elektrowni węglowych. Jeśli jednak wykorzystać również ciepło odpadowe w systemie kogeneracji, sprawność całkowita może sięgnąć nawet 90 procent .

Projekt w Valkeakoski, wart 4,2 miliona euro i wsparty 2,1 miliona euro dotacji z fińskiej agencji innowacji Business Finland, ma potrwać do 2027 roku. Jego celem jest przetestowanie nowych materiałów i konstrukcji zdolnych wytrzymać ekstremalne temperatury oraz opracowanie ścieżki do komercyjnych elektrowni piaskowych na całym świecie.

Indyjski pomysł na domowy magazyn ciepła

Warto w tym miejscu wspomnieć, że Finowie nie są jedynymi, którzy dostrzegli potencjał piasku. W połowie 2025 roku naukowcy z Indyjskiego Narodowego Instytutu Technologii w Kurukshetrze oraz Narodowego Instytutu Energii Słonecznej w Gurugram zaprezentowali prototyp tak zwanego „gejzera słonecznego” – systemu do podgrzewania wody, który magazynuje ciepło w 120 kilogramach drobnego piasku.

Zasada działania jest podobna do fińskiej, ale skala – zupełnie inna. Trzy panele fotowoltaiczne o mocy 300 watów każdy zasilają pręt grzejny, który nagrzewa piasek. Ciepło odbierane jest przez aluminiowy wymiennik i podgrzewa wodę użytkową. W testach system dostarczył ponad 140 litrów gorącej wody dziennie, osiągając sprawność ładowania na poziomie 90-97 procent.

Najbardziej imponujące są jednak parametry ekonomiczne. Koszt systemu oszacowano na około 278 dolarów, okres zwrotu inwestycji na 4,45 roku, a żywotność na 25 lat. Koszt energii to mniej niż 10 groszy za kilowatogodzinę. To pokazuje, że technologia ma potencjał nie tylko w wielkiej energetyce, ale także w mikroskali – w indywidualnych gospodarstwach domowych, szczególnie w krajach rozwijających się, ale nie tylko.

Polski akcent

I tu wracamy do tytułowego pytania: czy fiński pomysł może trafić do Polski? Odpowiedź brzmi: nie tylko może, ale już trafił, przynajmniej w sferze badań i eksperymentów. Na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie działa Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii „Grzała”, które postanowiło pójść w ślady Finów i sprawdzić, czy technologia piaskowych magazynów sprawdzi się w polskich warunkach.

Młodzi naukowcy nie kopiują jednak bezrefleksyjnie fińskich rozwiązań. Podczas gdy Polar Night Energy rozwija technologie w skali komercyjnej i wielkoskalowej, studenci AGH postawili sobie pytanie: czy w każdym polskim domu mógłby powstać niewielki piaskowy magazyn energii, który zastąpiłby kocioł do podgrzewania ciepłej wody użytkowej? To pytanie fundamentalne, bo w Polsce wciąż dominuje ogrzewanie indywidualne, a transformacja energetyczna musi objąć nie tylko wielkie sieci, ale także miliony gospodarstw domowych.

Prace w kole naukowym skupiają się na dwóch kluczowych problemach. Po pierwsze, na doborze optymalnej izolacji dla małego zbiornika, którego charakterystyka pracy różni się od znacznie większych jednostek. Po drugie, na porównaniu skuteczności dwóch systemów odbioru ciepła z piasku – hydraulicznego, w którym medium odbierającym jest woda, oraz pneumatycznego, w którym ciepło odbiera powietrze.

System hydrauliczny pozwala szybciej przejmować energię cieplną, potencjalnie zwiększając moc magazynu, ale przyspiesza jego wychładzanie. Dodatkowym wyzwaniem jest możliwość odparowania wody przy temperaturach rzędu 400 stopni, w jakich obecnie pracuje urządzenie. System pneumatyczny zapewnia bardziej równomierny w czasie odbiór energii, ale wiąże się z ryzykiem większych strat ciepła do otoczenia, bo wymuszony ruch powietrza oznacza pracę w systemie otwartym.

To nie są akademickie zabawy, ale realne badania, które mogą za kilka lat zaowocować konkretnymi produktami. Jeśli uda się opracować tani, prosty i bezpieczny magazyn ciepła dla pojedynczego gospodarstwa domowego, technologia piaskowa mogłaby zrewolucjonizować polskie ogrzewnictwo. Wyobraźmy sobie dom z fotowoltaiką na dachu, który latem, gdy słońce świeci najmocniej, magazynuje ciepło w piasku, a zimą – gdy dni są krótkie i pochmurne – ogrzewa się tym, co zgromadził pół roku wcześniej.

Fińskie doświadczenia pokazują, że technologia magazynowania energii w piasku jest dojrzała, sprawdzona i gotowa do wdrożenia na skalę przemysłową. Instalacja w Pornainen pracuje już od roku, dostarczając ciepła tysiącom mieszkańców i przynosząc wymierne korzyści ekonomiczne i ekologiczne. Pilotaż w Valkeakoski, jeśli się powiedzie, otworzy drogę do magazynowania nie tylko ciepła, ale i prądu, co uczyni tę technologię jeszcze bardziej uniwersalną.

Polska, z jej rozdrobnionym systemem ogrzewania, ogromnym potencjałem fotowoltaiki i wciąż nierozwiązanym problemem magazynowania nadwyżek energii, wydaje się naturalnym rynkiem dla takich rozwiązań. Sieci ciepłownicze w wielu polskich miastach są przestarzałe i oparte na węglu. Zastąpienie choć części węglowych kotłów piaskowymi magazynami, zasilanymi nadwyżkami z OZE, mogłoby znacząco obniżyć emisje i uniezależnić Polskę od importu paliw.

Do tego dochodzi potencjał dla polskiego przemysłu. Jeśli studenci z AGH doprowadzą swoje prace do końca, a może nawet powstanie start-up rozwijający domowe magazyny piaskowe, polskie firmy mogłyby wejść na rynek, który dopiero raczkuje, ale ma przed sobą gigantyczną przyszłość. Technologia jest prosta, tania i oparta na powszechnie dostępnych materiałach – to nie jest kolejna odsłona wyścigu o rzadkie metale ziem rzadkich czy skomplikowane patenty. To powrót do podstaw, do prostoty, która w energetyce bywa największą wartością.

Cementowy „local content”. Czy polskie firmy zbudują atom i porty?

Fot. PNE