文．Juanita

運用陽光、風力來發展綠色再生能源，是面對石化燃料日漸枯竭勢不可擋的趨勢。再生能源可以相對降低發電過程中的碳排放量與環境汙染，同時產生電力，但這類能源的間歇性特質導致供電不穩定，例如當陽光不足或風力不強的情況下，發電能力會受到影響。

如何在陽光和風力充足時，將多餘的電力儲存在大型電池中備用，一直都是電力產業研究的課題之一。

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邁向能源自主　發展再生能源

沒有石油與煤炭等礦藏的芬蘭，除了依賴再生能源的使用，亦需進口能源。在歐盟國家中，芬蘭與俄國邊境接壤最長，因烏俄戰爭爆發以及加入北約組織，導致俄國切斷對芬蘭的天然氣與電力供應，此舉讓芬蘭更加重視再生能源的發展。時任芬蘭總理的Sanna Marin強調，解決能源危機的唯一方法，就是大力投資研發再生能源與零碳排的能源生產。

芬蘭的再生能源比例已達40%，主要來自水力、風力、太陽能和生質能。然而芬蘭位處世界地圖的北端，夏天白晝雖長，但冬季日照時數極短，且氣溫極低，室外溫度下探攝氏零下十度到三十度是常態，因此室內必須使用暖氣調節室溫。

在這樣的環境下，要如何在冬季或全年穩定地使用再生能源？

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芬蘭Polar Night Energy　研發沙子電池

將再生能源產生的電力，儲存在電池中是一個解決方法，但目前多數使用的鋰電池，運輸距離遠且成本昂貴，只能應對有限的過剩電力。2022年，芬蘭公司Polar Night Energy，研發出世界第一個大型「沙子電池」，運用建築業淘汰或拒收的低品質建築沙，來解決儲存綠色能源的問題。

Polar Night Energy將一百噸沙子密封於七公尺高、具隔熱設備的鋼製儲存槽，透過風力或太陽能發電，將沙子加熱到攝氏六百度，以熱能的形式儲存在沙子電池中。充電一次，熱能可以儲存好幾個月，充飽電的沙子可儲存8兆瓦小時（8MWh），能夠為100戶家庭與公共游泳池提供暖氣和熱水。

沙子電池已在芬蘭西南部坎康帕（Kankaanpää）鎮的發電廠Vatajankoski服役。目前最大的挑戰在於，這項技術是否可以擴大規模，以真正產生顯著影響？能否利用沙子電池來輸出電力和熱量？

若要將沙子電池的熱能轉換成電能，其能源效率會大幅降低。舉例來說，原本能供應100戶家庭使用的熱能，經轉化後的電能卻只能供應30戶家庭。相較之下，若保留熱能不轉換，既能維持較高的效率，對產業發展也有助益。尤其是許多製造業仍依賴熱力，而其來源多數來自石化燃料，若能使用沙子電池的熱能，這將有助於降低非再生資源的使用。

參考資料
 Polar Night Energy
Website: https://polarnightenergy.fi

 Climate change: 'Sand battery' could solve green energy's big problem
Website: https://www.bbc.com/news/science-environment-61996520

 How a sand battery could transform clean energy
Website: https://www.bbc.com/future/article/20221102-how-a-sand-battery-could-transform-clean-energy

 Polar Night Energy to build 1 MW sand-based heat storage battery in Finland
Website: https://www.pv-magazine.com/2024/03/07/polar-night-energy-to-build-1-mw-sand-based-heat-storage-battery-in-finland/

 World's first large-scale 'sand battery' goes online in Finland
Website: https://energy-storage.news/worlds-first-large-scale-sand-battery-goes-online-in-finland/

 駐瑞典代表處經濟組（2023）。芬蘭能源產業發展概況。駐瑞典台灣代表團。
取自https://www.roc-taiwan.org/se/post/17336.html