江飛宇Science》獨特的儲能 芬蘭巨型熱砂電池可儲存小鎮一週熱量

熱砂電池的簡單示意圖,風能這樣的再生能源提供電力加熱砂子,之後從砂子中取熱,做爲工業熱源或是爲家戶供暖。(圖/AI繪圖)

能、太陽能這類的可再生能源,一直是相當受矚目的淨零碳排政策工具,然而它們供應不穩定的缺點,需要搭配儲能系統。芬蘭一個小鎮就安裝了一座特殊的儲能裝置,它不是尋常的電池,而是非常大量的砂子,它被稱爲「世界最大的熱砂電池」。

位在芬蘭最南站的波爾奈寧(Pornainen)小鎮,本週啓用了一座工業規模的砂電池,它將取代該鎮原先的一座舊木屑發電廠供暖任務,砂電池預計將使當地供熱系婌的碳排放量減少達到70%,可見其環保的效果。

這座砂電池是芬蘭公司「極夜能量」(Polar Night Energy)所開發,顧名思義,該公司的目標就是讓夜晚也能供能。他們在幾年前建造了世界上第一個商用砂電池,獲得成功以後,這次決定建造一個10倍的放大版本,使得小鎮的砂電池達到直徑15 公尺、高度13 公尺,儲能功率100百萬瓦,循環效率90%,足夠儲存全鎮使用一週的熱量。

它的工作原理相當有趣,主要是利用砂子的耐熱與比熱高的特性。當再生能源產生多餘電力時,透過閉環空氣管道系統,將大型隔熱筒倉中的砂子持續加熱,溫度可以高達600度。這些高熱的砂子也不容易散失熱量,可以長時間保持高溫,就像電池一樣。

當需要提用熱量時,將冷空氣從管道吹入,這些冷空氣就會被熱砂所加熱,導出大約400度的熱風,這樣的熱風足以把水轉化爲水蒸汽,用於工業生產,或是爲小鎮供暖。

該公司表示,這是一種相當廉價的儲能方式,因爲所使用的砂子,沒有什麼神秘配方,只是高純度的石英砂(quartz sand),其他部分就是合理的工程設計,比如絕熱結構、熱交換系統,來實現「長達幾個月都能把熱量留住」的效果。

如果小鎮的砂電池也獲得成功,在未來幾年,芬蘭可能會有其他的城鎮也有類似的儲能系統,推廣到更多城市,採用這些廉價的儲能設備。