再生能源最大的罩門，一直是「看天吃飯」的間歇性問題。太陽能與風力發電，只有日照與風力充足時才能運轉。不過，芬蘭南部一座只有 5,000 人的小鎮 Pornainen，如今靠著全球最大商用沙電池，找到了因應這個問題的解方。
全球最大商用沙電池上線
這座沙電池設施相當醒目，高 13 公尺、寬 15 公尺，內部使用 2,000 噸粉碎皂石，以熱能形式儲存乾淨能源，可提供 100 百萬瓦時（MWh）的熱能，足以供應鎮上 5,000 名居民在夏季近一個月、冬季約一週的暖氣需求。
這座設施由芬蘭區域供熱公司 Loviisan Lämpö 委託建置，由 Polar Night Energy 開發，去年正式啟用，目標是為當地供熱網引入更具彈性的產熱技術，並降低碳排放。
Polar Night Energy 估算，這項專案已讓供熱網的溫室氣體排放減少近七成，木屑使用量也降低約六成；一座既有的木屑發電廠，目前仍作為備援與尖峰負載設施保留運作。
Polar Night Energy 執行長 Tommi Eronen 表示，小鎮 Pornainen 過去仰賴燃燒石油與木屑供暖，如今這座沙電池已能在一年之中的大部分時間，提供不需燃燒的供暖方式。他也期待，未來有很大一部分儲能設施，能採用沙電池這類不需仰賴稀土材料的技術。
小鎮這座沙電池的規模，是芬蘭 2022 年前一代設施的十倍大，讓外界更看好這項技術未來在減碳工作中扮演更重要的角色。
不過要讓沙電池真正規模化，仍面臨不小挑戰，包括如何有效把熱能轉換回電力，以及相較傳統電池明顯偏低的能量密度。
運作原理：把便宜電力存成熱能延後使用
整套技術原理，本質上類似一個裝了儲熱材料的巨大保溫瓶。第一步，是在風力或太陽能供電過剩時取電，把沙子加熱到極高溫度；接著，隔熱良好的儲存槽，能把熱能鎖住數天到數週；最後，需要用熱時，再透過熱交換器，把熱能釋放出來，供應給區域供熱網的水。
Polar Night Energy 商務長 Annette Höglund-Dönnes 說明，系統的關鍵在於沙子能在用電時間跟用蒸汽時間之間，創造出一段延遲，這段延遲就是商業優勢所在：「可以在電力便宜時把沙子加熱，然後在原本電網供應蒸汽會很昂貴的白天時段，把蒸汽用掉。」她把這個過程，比喻成在夜間為手機充電，因為夜間電價通常比白天便宜。
被問到專案是否有機會被複製到其他國家，她表示，Polar Night Energy 已接到來自「每一個大洲」團隊的接洽，尤其是那些仍高度仰賴煤炭與石油的地區。
技術優勢與國際複製潛力
牛津大學能源與氣候政策學教授 Jan Rosenow 認為，沙電池這類電熱儲能技術，很可能會在全球各地被複製，因為不需要稀土或關鍵原物料，優點是可以在電價便宜時充電，需要熱能時再放電；而且能儲存很長一段時間，不像鋰離子電池只能撐兩到四個小時，沙電池有潛力儲存好幾天、甚至好幾週。
這個優勢也反映在成本結構上。美國國家再生能源實驗室（NREL）建模顯示，沙電池作為儲熱媒介，成本約落在每度儲熱電力 4 至 10 美元，儲能時長可達數百小時；鋰離子電池成本則約為每度電 300 美元，且只適合 1 到 4 小時的短時放電。兩者因此不算直接競爭，而是分別在「長時間大量供熱」與「短時間精準供電」這兩種需求上各自占有優勢。
再生能源的批評者常指出，太陽能與風力發電只有在有風或有陽光時才能發電；儲能系統正是透過吸收過剩發電量、並在發電量下滑時釋放，平滑這種間歇性問題。Loviisan Lämpö 執行長 Mikko Paajanen 表示，沙電池正好幫助城鎮跨過這道能源轉型的門檻：「重點在於，我們現在可以把電力採購跟區域供熱生產這兩件事分開，只要幫電池充一次電，就能在冬季提供長達一週的供暖，夏季甚至能撐上一個月。」
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＊本文開放合作夥伴轉載，參考資料：CNBC、Intelligent Living，首圖來源：Polar Night Energy
（責任編輯：鄒家彥）
