沙子做的電池你看過嗎？3 大潛力取代鋰電池，超強儲能新星也都列給你

大家最初或許都沒想到，俄羅斯入侵烏克蘭、削減了對歐洲的天然氣與石油供應，卻變相加速了歐洲各類型再生能源的研發與創新。於此同時，電動車市場成長下，也促使各方紛紛尋找取代「鋰電池」的新材料，尋找更永續的發電方式。這兩股趨力，都使得「沙子電池」等天然電池方案，成為市場關注、投資的新焦點。

在這波新研究浪潮，研發出全球第一座商用沙子電池的芬蘭新創「極地夜能源（Polar Night Energy」，無疑是熱門焦點。

鋰電池是目前電動車、手機的主流電池技術，特斯拉創辦人馬斯克更曾表示，鋰電池是未來新的石油。然而，鋰電池看似前景無限，但根據《Business Insider》，這項技術已經至少 30 年沒有突破。此外，開發規模昂貴，開採原料也要付出極大的社會成本。報導指出，開採鋰電池的兩種關鍵成分鈷、鎳，以及電池製造過程，皆存在著侵犯人權和環境破壞問題。

《華盛頓日報》還提及，鋰電池容量有限，在每次充電後往往會降低壽命，且高度易燃，容易導致導致各地致命的火災數量不斷增加。

因此，學術界和市場也都在尋找鋰電池的替代品。那麼，前文提到的芬蘭新創 Polar Night Energy 做出世界第一個「沙子電池」，將能有哪些好處和發展潛力？

潛力 1 ：成本低、對環境衝擊小

首先，沙子電池是一種天然電池，是運用沙子或類似材料作為儲存介質的高溫熱能儲存裝置。它能允許較廣的溫度範圍來儲存能量，且能節省空間。背後運用了熱電轉換的基本物理原理，即運用材料兩端的溫度差形成電位差，只要材料兩端溫度不同，兩端之間就能產生電壓。反之，在材料兩端施加電壓時，兩端之間也會產生溫度差。

Polar Night Energy 運用來自太陽能或風力發電的電力，透過電阻加熱器將再生能源電力轉化為熱量儲存在沙子中。而這些沙子可以從附近的任何地方，用卡車運來，例如被拆除的建築工地或礦山廢棄物等常被視為廢棄物的原料，每噸成本不到 1 歐元（約新台幣 34 元）。

圖片來源：Polar Night Energy。

潛力 2：電力不容易流失

沙子是儲存熱能的有效材料，作法上，Polar Night Energy 會將沙子倒入一個巨大的鋼桶，也就是所謂的「電池」中，並透過電阻加熱，將沙子加熱到攝氏 500 度。這會產生熱空氣，並透過熱交換器裝置不斷地循環熱量，直到足夠使用為止。因此，沙子電池能始終保持高溫或「充電」狀態。當被放置在巨大的隔熱桶中，沙子即便在日落之後依然可以保持溫度，電量低時仍有攝氏 93 度以上；充滿電時，則可以超過 537 度。

潛力 3：儲存的電力可用時間長且穩定

沙子電池一次可以儲存的能量達數週到數個月。根據報導，這比當今電池市場中的大型鋰電池相比更有優勢，因為鋰電池通常只能儲存幾個小時的能量。此外，《BBC》也指出，沙子電池透過儲能的方式，能解決目前再生能源例如太陽能、風力供電不穩定和儲能的挑戰，進一步平衡電網等能源分配需求。

「天然電池」正在吸引資金，能源新創獲大筆投資

在這股新能源研究浪潮下，除了 Polar Night Energy 受到矚目，許多投資者也將眼光望向其他天然電池新創。長時儲能委員會（LDES）數據顯示，自 2021 年以來，潔淨能源儲存技術的投資已經超過 9 億美元，2022 年的投資就有 3.6 億美元。該組織預測，到 2040 年，大規模再生能源的投資將達到 3 兆美元。

根據《華盛頓日報》，過去默默無聞、埋首研發能源技術的新創，因此突然獲得了數百萬美元的政府和私人投資。其中，包含了致力於二氧化碳電池的義大利新創 ENERGY DOME；共同研究岩石儲能系統的義大利 Enel 集團和 Brenmiller Energy；以及做出世界第一個重力儲能系統的瑞士新創 Energy Vault。此外，利用熔鹽儲能的丹麥新創 Hyme，也正在三大洲的退役煤礦場中部署。

不過，距離天然電池真正取代燃料發電還要多久？報導也指出，如果要在市場站穩腳步，天然電池除了技術，還要能夠達到規模化，並且能夠提供和化石燃料相同的穩定電力。能源專家表示，這項目標能否實現，還有待觀察。