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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不只守成,更下一城!看kure.fit、Fullicon、華夏玻璃如何用亞馬遜讓傳產翻轉成國際潮牌
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台灣上市櫃公司高達七成為家族企業,其中,中小企業佔比高達95%,在二代傳承創新的過程中,不僅面臨信任、制度、認同等管理議題,還必須透過創新思維與數位平台工具打造與持續深化市場競爭優勢,方可在瞬息萬變的市場中生存、茁壯,甚至是成為產業變革者。事實上,這也是kure.fit、Fullicon與華夏玻璃積極透過品牌重塑、擁抱創新科技,以及透過跨境電商佈局全球市場的原因,並且成功在詭譎市場中屢屢創新突圍、締造佳績。

不只是傳承,更透過品牌經營讓家族企業酷起來!

成立於2019年的kure.fit是一間專注於女性健身器材與居家運動的品牌,透過亞馬遜美國站、英國站與中東站進行產品銷售,2025年上半年度,創下美國銷售年成長率358%好成績。kure.fit創辦人暨執行長黃永沅認為其中的關鍵是:「提供客戶高價值產品與服務,並透過亞馬遜全球開店快速拓展站點創新局。」

亞馬遜全球開店
kure.fit創辦人暨執行長黃永沅分享品牌打造經驗時,提到父親常說「服務」是家中工廠發展最關鍵的因素,這也是他創業以來一直銘記在心的價值。
圖/ 數位時代

黃永沅的創業故事——kure.fit 的成立——與家族企業息息相關。他說:「我父親黃泰翔擁有敏銳的市場嗅覺,幾乎你想像得到的消費性居家電子產品,我們家都生產製造過。為跳脫傳統製造思維、進一步擴展全球布局,2019 年回到家族公司後,我開始積極導入數位化與數據化手法以維持市場競爭力,同時也嘗試建立品牌,透過亞馬遜全球開店進軍海外市場,讓 kure.fit 在 2024 年憑藉可調式啞鈴組、壺鈴、加重手環等商品大幅提升營收獲利。」

他坦言,選擇亞馬遜全球開店,是綜合研究過市場及相關條件的必然之選。「台灣具有高度彈性的製造實力,卻苦無與全球用戶直接接觸的機會;而亞馬遜正好打開了這扇窗,讓我們能用最經濟、高效率的方式快速測試、修正與擴張,對新品牌來說,是極具價值的通路。」

他進一步補充:「上一代累積的資產讓我擁有比較多的機會探索與試錯,而亞馬遜全球開店則讓我可以用最具成本效益的方式布局全球市場。」例如,透過參與亞馬遜全球開店官方團隊為賣家提供的在地支持計畫與課程,kure.fit獲得一次性的帳號健檢、選品分析、營運問題排除,以及 1 對 1 經理輔導,大幅提升全球布局與品牌行銷的能力。

類似的二代傳承與創新旅程也發生在保健收納藥盒創新品牌–護立康(Fullicon)-身上。Fullicon副總經理李承樺認為:「二代不是只能接班,相反的,可以透過自有品牌創業、以亞馬遜全球開店將產品服務推向全球各地,創造嶄新的營收獲利。」

把時間回溯到2019年,為解決OEM與ODM客戶削價競爭亂象,李承樺在家人與客戶的支持下,啟動自有品牌–護立康(Fullicon)上架亞馬遜拓展業務,爾後,透過產品設計、功能強化、專利佈局與亞馬遜全球開店擴展國際市場業務,不僅成功將藥品收納盒打進日本站前三的成績、創下4.8/5的高消費者評價,更榮獲亞馬遜全球開店2024年度傑出賣家–「最速全球布局轉型獎」–的肯定。

亞馬遜全球開店
Fullicon副總經理李承樺分享,加入亞馬遜之後,透過世界級的品牌與市場資訊,他更了解專利的重要,經過多年努力,目前專利已經成為Fullicon營收來源一環。
圖/ 數位時代

對台灣百年玻璃製造商–華夏玻璃–來說,傳承固然重要,但是,唯有突破既有框架才能創造第二成長曲線,因此,成立自有品牌–SOUL ONE,透過亞馬遜全球開店銷售自有產品以深入了解北美消費者輪廓,例如對玻璃製品的需求與偏好,進而提供最佳產品服務,為前進北美零售商店市場做最佳準備。

華夏玻璃執行長廖冠傑進一步解釋會加入亞馬遜、以亞馬遜全球開店布局北美等國際市場的原因有三:「首先是品牌形象佳、是北美消費者喜愛的購物網站;其次是可取得消費者回饋聲音以及後台提供豐富的市場洞見,讓團隊成員可以快速調整產品、包裝與行銷等策略;最後是透過功能強大的亞馬遜物流(FBA)機制輕鬆擴展全球業務。」

從上述的kure.fit、Fullicon與華夏玻璃SOUL ONE的布局,可以清楚看到:二代不僅是傳承與守成,更是主動出擊與翻轉市場的關鍵推手,讓家族企業經營也可以很酷且創新。

亞馬遜全球開店
華夏玻璃執行長廖冠傑於專訪時指出,作為企業核心的決策者,在面對爆炸的資訊與選擇時,更應該專注而冷靜,謹慎為公司營運做出最適切的選擇。
圖/ 數位時代

亞馬遜全球開店助二代繼承者高效打造品牌與布局全球業務

亞馬遜全球開店不僅讓企業以自有品牌布局跨境電商,更有助於企業重整商業邏輯、發揮OEM、ODM與OBM的經營綜效。對此,Fullicon副總經理李承樺面帶微笑地解釋:「我們公司–益麟企業–的業務分成三塊,分別是負責台灣市場的業務部門、以官網與參展等方式經營的OEM與ODM外貿部門,以及由我負責的、透過亞馬遜全球開店布局的全球電商部門;其中,電商部門的營收雖然僅占公司整體營收的一小部分,但帶來的成效遠超乎預期。」

首先是產品開模與製造後即可直接(透過電商)銷售,不像過去必須花費1到2年的時間跑市場與找客戶;其次,可以直接傾聽客戶心聲以加速產品功能的迭代與優化,例如方便關節炎患者取用藥品的彈跳保健盒設計等;最後則是挹注外貿業務發展。李承樺表示:「我們有韓國客戶因為看到亞馬遜的Fullicon藥品收納盒而主動找上門、向外貿部門下單,開啟跨業務單位的合作綜效。」

kure.fit創辦人暨執行長黃永沅則直言:「做工廠最怕離消費者太遠。」需要像亞馬遜全球開店這樣的外部夥伴提供協助,讓kure.fit可以突破區域限制、深入了解各個市場脈動,為每一個產品找到新出路。例如,亞馬遜商機探測器與選品指南針等官方選品工具讓kure.fit可以同時掌握產品類別與市場資料以高效布局新市場,如將女性健身器材銷向中東等新市場,讓品牌營運穩健邁向全球市場。

「企業的創新轉型旅程是一個又一個關鍵決策交織而成,亞馬遜提供的數據資料讓我們可以更精準且有憑據的下達各項決策,以更有責任感與使用感的方式推進二代傳承與創新。」關於亞馬遜全球開店帶來的綜效,華夏玻璃執行長廖冠傑如是總結。

總的來說,二代接班不僅是傳承,更是品牌重塑、通路重組與文化再定位的新起點,在這個過程中,與亞馬遜全球開店這種世界級企業合作,不僅有益於簡化傳統外貿的繁雜談判流程,更讓台灣企業可以更精準且高效的方式布局全球、透過出口電商快速回應市場需求,進而加速創新步伐與鏈結業務績效,讓台灣企業走出新路、演變為令人驚豔的「酷」品牌關鍵。

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