芬蘭建全球首個「沙電池」 創新熱能儲存高效低成本

［星島綜合報道］風力和太陽能是間歇性的，是在有風和太陽的時候而不是在需要的時候發電，因此綠色能源的過渡將需要大量的能源儲存。這最終可能採取多種形式，從傳統的鋰基「大電池」裝置，到液流電池、硅相變電池、熔鹽電池、鐵空氣電池、重力電池、二氧化碳膨脹電池，以及其他更不尋常的想法，如浮力電池。

在效率、尺寸、位置、安裝成本、運營成本、輸入和輸出額定功率、壽命和它能儲存多長時間的能量方面，每一種都有自己的優缺點。

這裡有另一個來自芬蘭的項目。Polar Night Energy說，它剛剛在離赫爾辛基幾小時車程的「新能源」公司Vatajankoski的所在地開設了第一個商業沙電池。

這是一個熱能儲存系統，有效地圍繞著一個大的絕緣鋼罐，大約4米寬、7米高，裝滿了普通的舊沙。當這些沙子被加熱時，使用埋在中間的一個簡單的熱交換器，這個設備能夠儲存令人咋舌的8兆瓦時的能量，額定功率為100千瓦，沙子被加熱到大約攝氏 500-600度(932-1112°F)。

當需要時，能量以同樣的方式再次作為熱量被提取。Vatajankoski正在使用這些儲存的熱量，結合其自身數據服務器的多餘熱量，為當地的區域供暖系統提供能量，該系統使用管道水在該地區傳輸熱量。然後，它可以被用來加熱建築物、游泳池、工業流程或任何其他需要熱量的情況。

該公司在一次視頻訪問中表示，這個熱能儲存系統非常高效。 Polar Night 首席技術官Markku Ylönen說：「將電力轉化為熱能真的很容易，但從熱到電，你需要渦輪機和更複雜的東西。只要我們只是將熱能作為熱量使用，它就會非常簡單。」該公司聲稱，其效率系數高達99%，儲存的熱量能夠連續數月保持最低的損失，而且壽命長達數十年。

沙子沒有什麼特別之處，該公司說它只需要是乾燥的，沒有可燃的碎片。事實上，該公司認為它是一種超低甚至零成本的存儲介質。整個事情是如此簡單和便宜，以至於設置成本低於每千瓦時10歐元，並且它以完全自動化的方式運行，不使用消耗品，成本也很低。

該公司表示，它也可以擴大規模，安裝20千兆瓦時左右的儲能裝置，產生數百兆瓦的額定功率，在某些設計中，沙子被加熱到1,000°C(1,832°F)。如果形狀合適，有可能利用廢棄的礦井創建大宗地下儲存設施。不需要高壓容器，所涉及的最大成本往往是管道工程。

Polar Night名稱，顧名思義是指芬蘭北部的部分地區在冬季完全見不到陽光，因為它們位於緯度(約為北緯68度)之上，在那裡，冬季的深處連續幾周都沒有太陽直射。該公司表示，這種沙子電池將在這樣的時期產生最大的影響，它的長期儲存將使建築物在芬蘭的冰冷冬季保持廉價和清潔的供暖。

事實上，固體沙子存儲介質在這裡發揮了自己的作用，因為這種設計使沙子內有多個能量存儲的「區域」。有可能建立一個系統，在沙子圓柱體的中心進行長期儲熱，而在靠近頂部表面或外部進行短期的重復使用循環。這在水或熔鹽等液體介質中是不可能的，因為液體會不斷地混合和移動。

可以說，這個系統只會在有地區級供暖的地區找到廣泛的使用。但是，正在進行的地區供暖的數量令人驚訝。近一半的北歐家庭採用了某種形式的區域供暖，而且在許多其他地區也可以看到，包括中國北方和美國。

因此，推動全球清潔能源的Mission Innovation的氣候解決方案框架估計，部署Polar Night的儲能系統，充分發揮其潛力，到2030年，可以取代足夠的燃碳熱源，每年減少57至283兆噸二氧化碳當量的溫室氣體排放。這將是一個相當大的貢獻。

圖片: Polar Night Energy

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