白話科技|沙電池是什麼?沙子如何儲存熱能?和鋰電池差在哪?運作原理一次看
白話科技|沙電池是什麼?沙子如何儲存熱能?和鋰電池差在哪?運作原理一次看

全球應對氣候變遷,建造太陽能、風力發電等再生能源相當常見,不過只能在有陽光或有風時才能發電的間歇性限制,「看天吃飯」導致電力生產與消耗速度難以銜接。

那麼,該如何有效儲存的太陽能與風能?為了解決這個全球性的儲能難題,由芬蘭新創公司 Polar Night Energy 開發的創新技術「沙電池(Sand Battery)」儲能系統,正提供一個務實且永續的解決方案。

沙電池是什麼?為什麼選沙子當材料?

沙電池是一種新型能源儲存系統,為熱電池(thermal battrey)的一種,要做為沙電池的儲熱介質,理想的材料特性應具備以下4點:

  • 高熱容量與高密度: 決定了儲能系統的能量密度,亦即在有限的體積內能儲存多少熱能。
  • 高溫穩定性: 材料必須能承受數百甚至上千度的高溫,並在無數次加熱、冷卻循環後,性質依然穩定,不會分解或降解。
  • 成本低廉且來源廣泛: 材料便宜、易於取得,才能在成本上與其他儲能技術競爭。
  • 安全無毒且對環境友善: 材料本身須不可燃、無毒、無腐蝕性,且在開採和棄置時對環境的衝擊小。

最經典的材料就是沙子,由於沙子普遍易取得、成本低廉,加上穩定性、耐熱度高,可加熱至600度甚至1200度,且能在無數次的加熱和冷卻循環下耗損率低,以及無毒、不可燃等特性,安全性高,是沙電池技術的常見基礎材料。

雖然名為沙電池,但材料不限於沙子,例如建築廢棄物產生的碎石或混凝土、工業副產品(爐渣、碎皂石)等都是絕佳的儲熱介質。

沙電池的運作原理!充、存、放三步驟

沙電池運作方式是將電力轉換為熱能,並儲存在一個以沙子或碎石為介質的巨大絕熱鋼製筒倉中,可想像成一個「超巨大保溫瓶」。

第一步〉儲能充電

主要在電價便宜或再生能源發電過剩時,利用這些電力透過「電阻加熱」的方式,將儲存介質如沙石加熱至攝氏500度儲存為熱能。

第二步〉保溫存放

再來,藉由保溫隔熱效果極佳的巨大鋼製筒倉,被加熱的沙石所蘊含的高溫熱能被牢牢鎖住保存,由於熱量流失率極低,這些能源可以安然存放數天、數月之久。

第三步〉取用放電

在需要供暖時(尤其在寒冷的季節),系統便會將儲存的熱氣導出,經由「熱交換器」來加熱管線中的水流。這些熱水隨後被配送至小鎮區域供暖管線網,最終送進家戶,提供穩定且環保的熱能。

而Polar Night Energy近期啟用了世界上最大規模的沙電池系統,在芬蘭南部小鎮波爾奈寧 (Pornainen) 打造一座高13公尺、寬15公尺的巨大筒倉, 總儲熱容量高達100兆瓦時 (MWh),足以滿足小鎮夏季一個月或冬季一週的供暖需求

Polar Night Energy使用的是碎皂石(crushed soapstone),取自芬蘭當地壁爐製造商 Tulikivi 的工業廢料, 相較沙子擁有更好的導熱性與儲熱能力,能夠更快速、更均勻地吸收和釋放熱能,提升充放電效率,也達到循環經濟的理念

這項計畫預計將使該鎮供暖系統的碳排放量減少近70%,並大幅降低對石油與木屑的依賴,成為邁向2035年碳中和目標的關鍵一步。

Polar Night Energy
Polar Night Energy在芬蘭打造的巨大儲能筒倉。
圖/ Polar Night Energy
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Polar Night Energy在芬蘭南部小鎮波爾奈寧打造的巨大筒倉,總儲熱容量高達100兆瓦時 (MWh)。
圖/ Polar Night Energy

沙電池成本遠勝鋰電池!5大優勢成為儲能界的潛力股

沙電池被視為新興的儲能方案,在於經濟效益高、使用壽命長、安全性高等5大優勢。

1. 經濟效益高: 使用沙石、工業廢料等地球上最常見且便宜的材料,每度電(kWh)的長期儲存成本遠低於鋰電池。

根據 Polar Night Energy 早期的沙電池原型估算,儲存成本約為每千瓦時25美元(約新台幣819元),而鋰電池的成本則高達每千瓦時115美元(約新台幣3,769元)。

2. 使用壽命長: 儲能過程僅涉及物理性的加熱與冷卻,幾乎沒有化學衰退問題。設施一旦建成,材料壽命可長達數十年,性能幾乎不減,大幅降低了長期的維護與更換成本。

3. 安全性高: 相較於主流的鋰離子電池,可能出現洩漏、燃燒等風險,沙電池本身無毒、不可燃、無腐蝕性且無爆炸風險,在運作上安全可靠。

4. 長期儲存熱能: 保溫絕熱設計能大幅降低熱量損失,可儲存長達數月,從儲存到回收的熱損失率也僅約10%至15%,具備高效能與低成本的雙重優勢。

5. 循環經濟: 材料可直接利用工業副產品或建築廢料,避免了開採鋰、鈷等稀有金屬所帶來的環境與人道爭議。

▶一起來測驗你是否了解沙電池原理!

能源儲存新浪潮,各國新創爭相發展熱儲能技術

除了 Polar Night Energy,蘇格蘭的 Sunamp、美國的 Electrified Thermal Solutions 與 Fourth Power 等多家新創公司,也正積極開發以鹽、磚塊、石墨塊等不同材料為基礎的熱儲存技術。

Polar Night Energy表示,他們的目標是將這項技術推向全球,並已在積極與國際夥伴洽談,同時也正在探索將儲存的熱能轉化回電力的可行性,為全球能源儲存開創新的可能性。

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資料來源:euro newsTechCrunchPolar Night Energy

本文初稿為AI編撰,整理.編輯/ 蘇柔瑋

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數位時代 X 國泰金控 從百套系統上雲到 Cloud First:國泰如何把雲端變成AI成長引擎?
數位時代 X 國泰金控 從百套系統上雲到 Cloud First:國泰如何把雲端變成AI成長引擎?

2019年金融監理機關正式將雲端納入委外規範後,揭示金融業上雲時代來臨,國泰金控數數發中心成立雲端策略發展部,負責擬定集團上雲策略,並於2020年正式啟動7年集團雲端轉型計畫;在多數金融機構仍停留在單點遷移或IT現代化的現下,國泰金融集團在 2025 年即完成 100 套系統上雲,更將雲端轉型階段從 Cloud Ready、Cloud Adoption 推向 Cloud First,成為數據與人工智慧應用的關鍵引擎。

國泰金控資訊長|吳建興 James Wu
圖/ 數位時代

「百套系統上雲不僅僅是數字,更是讓國泰從『 IT 進化業務』邁向『 IT 驅動成長』的關鍵轉折。」國泰金控雲端策略發展部協理顏勝豪表示,上雲帶來的效益十分顯著,包括提升資源可用性與營運敏捷度、減輕 IT 維運負擔;同時,雲端業者多具備零碳排或綠能機房機制,亦有助於企業朝向 ESG 永續營運邁進。「金融上雲不是單純的現代化基礎設施或者是升級技術,而是為了換取速度與可靠度,讓集團可以加速創新腳步、彈性調配資源,以及培育所需人才與技能,為未來做最佳準備。」
為讓集團員工、金融同業以及有志上雲的夥伴可以進一步探討雲端轉型的各種可能,國泰金控舉辦雲端轉型成果發表會,會中除有集團子公司分享最新成果,三大公有雲平台業者也從不同技術視角共同探討在合規、資安與 AI 應用的可能。

七年、三階段,國泰金融集團將雲端內化為營運流程與創新引擎

國泰金控科技長|姚旭杰 Marcus Ya
圖/ 數位時代

為什麼國泰可以領先市場完成雲端轉型、數據與 AI 賦能業務?

顏勝豪認為,雲端轉型的起點不是直接遷移系統,而是從四個面向打底:應用系統盤點評估、雲端架構設計、雲端遷移藍圖規劃,以及組織治理框架建立,而這也是 Cloud Ready 階段最重要的事情。
「不同子公司有不同商業模式與節奏,若沒有共同語言與平台底座,上雲很容易各自為政。」顏勝豪表示,為讓所有員工可以齊步前行,國泰以雲端遷移方法論 Cathay 6R(註1)作為共同語言、用平台作為共同底座,讓轉型不只是技術選擇,而是集團行動。
完成單一系統的雲端遷移後,便進入 Cloud Adoption 階段。在這個階段中,要透過大規模遷移建立更成熟的上雲標準作業流程(SOP),透過 FinOps 機制控管與優化雲端營運成本,以及透過自動化與治理模型確認多雲環境與安全與維運穩定性,目標是將雲端內化為組織日常運營的一部分,進而邁向 Cloud First 階段:在合規前提下,新專案與系統升級預設在雲端環境開發,並善用雲原生優勢加速新產品功能開發速度。
「集團雲端策略只有一個核心原則:讓雲成為 AI 時代的成長引擎,而不是單純的基礎設施。」關於國泰的未來雲端布局,顏勝豪如是總結。

國泰金控 雲端策略發展部 協理|顏勝豪 Otto Yen
圖/ 數位時代

以雲端為 AI 資源引擎、發揮數據燃料價值,實現 AI 賦能業務應用

國泰不僅在2025年完成集團百套系統上雲,也啟動數據上雲計畫並為 GenAI 奠定基礎建設。
例如國泰金控實現數據上雲,打造資料湖倉與 GAIA 生態系統架構為 AI 賦能業務做準備:成立國泰風險聯防中心(CRC)攜手集團洗防人員強化風險控管與金融犯罪因應能力;釋出國泰員工 AI 助手–Agia–Beta
版,提供差勤、福利與權益、技術支援、職務職能與集團其他資訊等五大類別管理辦法等查詢服務;此外,亦推出集團數據共享平台、集團法規知識庫、 AI 評測中心等服務,更好發揮 Cloud First 與 AI 賦能業務應用的價值。
雲端是 AI 時代的關鍵底座、數據則是 AI 的燃料。顏勝豪指出,發展AI需要龐大的 GPU 算力,若自建 GPU 機房,不僅硬體設備昂貴、折舊速度快,光是散熱系統一年就高達兩、三千萬元的成本,若採取雲端資源,可以隨啟隨用,同時,大幅降低試錯成本。「當雲端打好基礎、AI成為能力模組,銀行、人壽、產險與證券的創新不再是單點突破,而是放大集團級綜效。」

國泰以 Cloud First + AI 持續領先市場、形塑未來樣貌

「雲端可以優化算力成本,資料則決定 AI 應用上限。」顏勝豪解釋,在 AI 新世代,AI 模型定調能力「下限」,集團子公司掌握的「獨特資料」則決定應用的「上限」,考量雲端有許多好用 AI 服務,唯有資料上雲才能發揮數據價值、用 AI 賦能集團各子公司業務。
例如國泰世華銀行將採取多公有雲策略,打造雲端智慧生態圈,並以現代化雲原生技術拓展應用場景;同時,運用 AI 與資料分析優化客戶服務體驗,並藉由跨雲整合機制支援多元業務模式,以充分發揮上雲效益。至於國泰產險,不僅在兩年半內完成13套核心系統上雲、優化營運流程,如以 Serverless 架構打造百萬級效果、萬元成本的短網址系統等,讓雲端成為產險驅動長期成長的核心引擎與標準配備。

國泰人壽則是透過雲端與 AI 滿足不同客戶需求,如以 AI Search 精準呈現關鍵字搜尋結果,讓客戶可以精準且快速的查找所需資料、大幅優化官網體驗與滿意度。至於國泰證券則是於2026年初推出「庫存管家」服務,以客戶持股為核心,應用 AI 技術打造個人化推播服務,協助投資人更有效率地掌握庫存狀況,提供更即時、系統化的投資管理體驗。
總的來說,國泰金控在集團的雲端轉型不僅是技術升級,更是思維革新,從百套系統上雲進展到 Cloud First 階段,可以預期在雲地基礎下,國泰將進一步引領 AI 時代變革,持續提升營運韌性與放大創新價值。

註1:Cathay 6R 國泰設計 Cathay 6R 雲端遷移方法論,將系統遷移方式依據上雲模式、系統開發成本分為 Rehost 、Replatform、Refactor、Rewrite、Replace 和 Retain 共6種遷移架構,並能對應到 IaaS、PaaS、SaaS 三種不同上雲模式。

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