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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全球 80% 獨角獸都在用!AWS 為 AI 新創打造最強後盾
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2025.11.14 |

生成式AI正掀起一波全球創新浪潮,新創企業正以驚人速度重塑產業生態。AWS與《數位時代》聯手製作的節目《科技潮什麼》,回顧了AWS日前舉辦的「AWS 台灣雲端高峰會 - AI 創新賦能日」論壇,帶聽眾掌握AI獨角獸與台灣新創的第一線觀察。

這場AWS舉辦的盛會,集結了全球專家對新金融、新經濟型態的全方位觀察。節目整理了論壇中提到的案例,從數據巨頭Palantir,到一年內達成獨角獸估值的日本Sakana AI,再到台灣的犀牛盾與完美移動,串起一場精彩的AI創業實戰課。

Palantir資深顧問Shawn Manasco 分享了自家「神秘數據公司」的成長故事。他提及:「過往美國軍隊很大,常常問一個問題,要等2-3周才有答覆,而且回答還是錯的。」Palantir在短短12天內,協助美國陸軍整合上百個資料庫,讓美軍即時掌握戰略資源。Palantir不僅展現AI與資料整合的威力,也揭示新創要成功必須解決真實痛點,而非「創造需求」,並能將技術轉化為實際商業價值。

Palantir 資深顧問 Shawn Manasco
Palantir 資深顧問 Shawn Manasco
圖/ AWS

日本的新創Sakana AI則在1年內就躍升為AI獨角獸。Sakana AI專注於用AI解決日本勞動力短缺與產業永續問題,在強調「速度」與「專注」的同時,也堅守安全規範,並在深耕技術的過程中,找到能真正影響社會的應用場景。Sakana AI提及:「這一切也要感謝AWS的協助,因為AWS提供很強大的資源。」

回到台灣,也有兩個亮眼的新創案例。首先是犀牛盾,面對全球市場中13,000張圖款與上百位創作者的內容管理挑戰,他們導入多模態模型CLIP,讓AI自動理解圖片與文字關聯,大幅提升策展效率;第二是完美移動,他們在開發技術時,找到了B2C轉型為B2B、API的商業模式,將原本針對消費者的AI虛擬試妝技術,轉化為API服務,成功打造可規模化的SaaS商業模式。兩家企業的共同點在於,不是一味追求最炫的技術,而是用AI解決實際問題。

要打造出好的AI服務,就必須有穩定、安全又可擴展的基礎架構。AWS正是許多新創背後的關鍵力量,全世界有80%的獨角獸企業都是AWS的客戶,而在專注於人工智慧與機器學習的獨角獸中,比例更高達96%。AWS不僅提供雲端運算資源,更是協助企業從概念驗證、技術開發到全球營運的堅實後盾,讓創新能夠真正落地。

AI時代的浪潮不斷向前,AWS也將持續推動產業創新,並於11月18日高雄舉辦「2025亞馬遜港都創新日」,邀請政府領袖、產業代表與國際專家齊聚,分享前瞻觀點與實戰經驗,打造百工百業共創的科技展區,呈現更多雲端應用的真實場景。同時若想了解更多AI創新趨勢與台灣新創的成長故事,立即收聽本集《AWS科技潮什麼》,掌握這波AI轉型的關鍵契機。

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