用500℃的沙子儲熱 全球最大「沙電池」不須採礦還能減碳排

用500℃的沙子儲熱 全球最大「沙電池」不須採礦還能減碳排

不用挖礦,沙子就能當電池。全球最大的「沙電池」今年6月在芬蘭啟用,沙子儲存的熱可為當地提供暖氣,減少七成的碳排。這座沙電池利用太陽能跟風能過多的時段加熱沙子,不僅降低營運成本,也有助電網穩定。
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芬蘭南部小鎮波納寧正式啟用全球最大的「沙電池」。圖片來源:Polar Night Energy

邁向商業化 供暖系統碳排減七成 

世界最大沙電池位在距離首都赫爾辛基不遠的小鎮波納寧(Pornainen),由Polar Night Energy為供暖公司製造。寬15公尺、高13公尺的高塔內裝碎皂石,這是製造壁爐剩下的「廢棄物再利用」。
沙電池儲能的原理不難,讓電流通過有導熱不佳的材料就會生熱。熱將沙子加溫至500℃並維持數個月,等需要時再釋放使用。沙電池儲存的熱可用來加熱供暖網絡中的水,熱水經過建築,就成了暖氣。團隊表示,困難的是確切掌握沙子的熱存量,以便在適當的時機加溫或供熱。
波納寧的市政廳、學校、圖書館等都連接到地區供暖網絡。沙塔可提供1MW的熱力,容量達100 MWh,冬天能供暖一星期。沙電池除了提供暖氣,也能用於工廠製程。
波納寧的供暖系統原本仰賴石油、木材與生質能。沙電池啟用後,石油將完全淘汰,木材可減少六成,生質能鍋爐退居備用,在沙電池不足時補上熱能,整體碳排因而減少近七成。

沙石均可用 無須開採

儲存能源的方式很多,許多還在試驗階段或難以獲利。沙電池第一次商轉載在2022年,當年芬蘭加入北約,俄羅斯憤而中斷天然氣供應,沙電池展現再生能源的可行性。這座位在芬蘭Kankaanpää的沙電池容量8MWh,至今仍在運行。
Polar Night Energy的技術長伊洛寧(Markku Ylönen)告訴《歐洲新聞台》,他們在創業之初考量到太陽光電與風電發電的時間無法控制,所以有時會有多餘的電力。想擴大再生能源,勢必要有儲能方案。用多餘電力來加熱沙子,再視需求釋出熱能,就成了另類的沙電池。
許多電池有原料爭議,例如鋰電池就涉及鋰礦開採,而沙電池少了這個爭議。沙電池的儲熱介質不限制是「沙」,只要密度與熱性能適合,採礦或製程剩下的材料也可使用。
事實上,就算是「沙」,也非隨手可得的材料。許多建築的砂石從河川盜採而來,破壞環境。波納寧的沙電池用了製造芬蘭傳統壁爐時剩下的碎皂石,無須開採,還兼顧循環經濟。
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沙電池的結構不複雜:把皂石裝進絕緣塔,電力加熱沙子到約500℃,等需要時再釋放熱氣,就能供暖。圖片來源:Polar Night Energy
新創技術要能長久營運必須有穩定的獲利模式,善用便宜的電價是沙電池獲利的關鍵。在再生能源過量的時段,電價會下降。沙電池因儲能容量大,可用數天、甚至數週的時間等待便宜的電價。
芬蘭電信公司Elisa負責波納寧沙電池的優化,他們使用人工智慧來判別最具經濟可行性的充放電時間,減少經營成本,創造沙電池的收益。

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