除了电池，还有其他多种储存能量的方式，如使用火砖为需要高温的工业提供过程热，或通过移动巨大混凝土块将动能转化为势能。芬兰工程师Markku Ylönen和Tommi Eronen提出了沙电池的概念，利用多余的可再生电力加热沙子至500°C，储存热量用于供暖，可持续数月。他们成立了Polar Night Energy公司，并在Kankaanpää镇建造了原型。芬兰地区供暖公司Loviisan Lämpö与Polar Night合作开发了更大的沙电池，用于为多个城镇提供供暖。

储存能量的方式远不止使用电池一种。有些方法利用耐火砖，特别是为依赖高温的制造业提供工艺热能。还有人提出使用巨大的混凝土块，像巨型落地钟的砝码一样上下移动，将动能转化为势能，再转化回来。在芬兰，两位勇敢的工程师几年前开始试验一种“沙电池”。

三年前，当第一个原型机亮相时，我们曾报道过，沙电池的概念始于两位芬兰工程师Markku Ylönen和Tommi Eronen。这个概念非常简单：建造一个巨大的沙堆，用多余的可再生电力将其加热到约500°C（932°F），然后利用这些热量为家庭、工厂甚至游泳池供暖。他们表示，沙子可以保持高温长达三个月或更久。两人创立了Polar Night Energy公司，并在Kankaanpää镇建造了一个原型机，内部装有100吨沙子，外观像一个筒仓。

许多美国人对区域供暖的概念并不熟悉，但在其他国家，尤其是斯堪的纳维亚地区，冬季为学校、市政建筑、体育馆、工厂和家庭供暖是一项挑战。Loviisan Lämpö是一家芬兰区域供暖公司，为Loviisa、Pukkila、Pornainen和Pyhtää的客户提供供暖服务。该公司与Polar Night合作，建造了一个比原型机大得多的新沙电池，本月在芬兰南部的Pornainen市投入使用，预计将减少区域供暖70%的碳排放。

此前，该系统所需的大部分热量来自燃烧石油，但现在已完全淘汰。系统将继续燃烧木屑以补充沙电池。木屑至少是碳中性的，尽管不是理想的解决方案，因为树木需要数年才能生长，而木屑只需几分钟就能燃烧殆尽。

在新电池的启用仪式上，Loviisan Lämpö的首席执行官Mikko Paajanen表示：“几年前，我们开始考虑如何将Pornainen的区域供暖提升到新的水平。简单地用同类型的新木屑发电厂替换旧电厂很容易，但这与我们的目标不符。我们评估了所有可能的替代方案，最终证明沙电池是最佳选择。”

这个电池是一个高42英尺、宽50英尺的钢制圆柱体，内部装有2000吨碎石。据《Fast Company》报道，当有多余的可再生电力时，系统会利用这些电力加热碎石，并将热量储存起来，直到需要时再使用。然后，电池中的热量通过充满热水的管道系统输送到其他建筑。每个建筑都有自己的设备，将热量分配到暖气片、地暖或其他加热装置中。

“我们已经了解到，我们的系统潜力比我们最初计算的还要大。这是一个积极的惊喜，”Ylönen在原型机投入使用后表示。“每当有大量绿色电力可用时，我们希望能够迅速将其储存起来。”在芬兰投票加入北约后，俄罗斯停止向芬兰提供电力、甲烷和石油，这使芬兰人更加意识到明智使用能源的重要性。芬兰与俄罗斯接壤。

沙电池简单高效

沙电池本身非常简单。“我们只是加热空气，并通过沙子循环，”Polar Night Energy的首席运营官Liisa Naskali说。但除了沙子，其他材料也可以使用。新电池实际上使用了当地壁炉制造商提供的碎皂石。沙子或其他被粉碎成沙粒大小的材料能够储存热量数周。与其他一些电池不同，该系统不依赖化学物质，不会降解，也不会着火。在运行中，沙电池的往返效率达到了90%。

在钢制罐内，使用热交换器和闭环系统循环热量。软件在电价低时启动加热器。今年夏天，区域供暖运营商仅支付了平均电价的约10%，因为系统只在最佳时间加热。这有助于使该技术具有成本竞争力，尽管初始安装成本较高。

Polar Night目前正在与其他区域供暖公司和需要高温工艺热能的工厂主进行谈判。对该公司来说，Pornainen的项目是一个关键的证明点。“这对我们来说非常重要，因为现在我们可以证明这确实有效，”Polar Night的一位发言人表示。

投资机会

Polar Night及其合作伙伴认为沙电池有着光明的财务前景，因为它们可以参与电力储备市场，减少热生产中对单一能源的依赖，并成为电力和热能部门整合的典范。

“对我们来说，沙电池是一项伟大的商业投资，但我们也想大胆支持一种创新的解决方案，使客户、市政当局和整个电力市场受益。这是一个成本效益高且可持续投资的具体例子。如果它在这里有效，那么它在任何地方都有效，”Loviisan Lämpö的企业所有者CapMan Infra的投资总监Sauli Antila说。

沙电池的盈利能力基于根据电价和Fingrid的储备市场进行充电。其大容量存储能力使得能够在几天甚至几周内平衡电网并优化电力消耗。Pornainen沙电池的储备市场运营和优化由Elisa Industriq的软件部门管理。

“Pornainen工厂可以快速精确地调整，并且具有显著长的能量缓冲，非常适合储备市场优化。我们的AI解决方案自动识别沙电池充电和放电的最佳时间，并将灵活性容量分配给最需要的储备产品。持续优化使其成为一项真正有利可图的投资，”Elisa Industriq的AI和特别项目副总裁Jukka-Pekka Salmenkaita解释道。

Polar Night对未来的愿景非常清晰。未来几周内，将在芬兰的Valkeakoski开始建设电力生产试点项目，公司正在积极谈判多个大型热能储存项目，涉及区域供暖、热空气和工艺蒸汽生产。“工业应用尤其有前景，特别是在需要100°C以上热量的地方，这是电锅炉和热泵无法提供的，”Polar Night的首席运营官Liisa Naskali说。

这项技术永远不会取代电网规模的电池存储，但在许多电池存储不适用的场景中可能非常有用。在下面的YouTube视频评论中，有人抱怨道：“演示中没有提到投资回报。这意味着它永远不会盈利。他们只是浪费了纳税人的钱来满足自己的虚荣心。”如今，自大狂无处不在。

评论主要围绕以下几个方面展开：

1. 技术优势与质疑：

   • 有评论指出，文章未明确说明使用沙子而非水的优势，认为水在热交换中可能更高效且成本更低。
     • "It doesn't list the advantages over water, which seems the most common in thermal energy storage systems."（评论3）
     • "You'd think water would be easier to exchange heat with since it can slosh around the heat exchanger elements in the tank more easily."（评论3）
   • 另一评论提到，沙子的高温耐受性可能是其优势，但也可能导致更高的热损失或绝缘要求。
     • "Maybe it's that you can heat it over 100C? But then big heat differences to the environment mean high conductive/radiation losses or heavier insulation requirements."（评论3）

2. 与其他技术的比较：

   • 有评论提到赫尔辛基和瑞典使用水作为热能储存介质的案例，暗示沙子并非唯一选择。
     • "Helsinki did the same thing but storing the energy in water instead of sand."（评论4）
     • "In Sweden they filled a cave (an old mine?) with water and are using that as heat storage."（评论11）

3. 经济性与可行性：

   • 有评论对投资回报率（ROI）提出疑问，认为文章未提供相关计算。
     • "Very interesting. Did anyone find a ROI calculation?"（评论1）
     • "Not a word about return on investment in the presentation. That means it’ll never pay off."（评论15）
   • 另一评论则认为，尽管技术可能不如其他材料高效，但其简单、廉价和本地化的特点可能带来经济优势。
     • "They may not be as energy efficient as using more exotic materials, but what they do use is simple, cheap and often sourced locally."（评论6）

4. 应用场景与扩展性：

   • 有评论探讨了该技术在小型或离网系统中的应用潜力，认为直接利用太阳能进行热能储存可能更高效。
     • "I wonder if this same system could work at smaller scales for off-grid heating by harnessing excess solar capacity."（评论9）
   • 另一评论提到沙漠地区的应用可能性，认为沙子和太阳能资源丰富，可能适合类似技术。
     • "I live in a desert where we have district cooling (and no shortage of sand or solar power), instead of district heating."（评论7）

5. 技术细节与效率：

   • 有评论对系统的90%往返效率表示赞赏，并猜测高温差可能是其高效的原因。
     • "90% roundtrip efficiency is pretty darn cool. I am not an engineer, but is it the high temperature difference that makes that possible?"（评论14）
   • 另一评论提到系统的容量与放电比率，认为沙子在大规模应用中可能表现良好。
     • "Interesting capacity vs discharge ratio. Way slower than battery but presumably sand scales well."（评论8）

总结：评论中对使用沙子作为热能储存介质的技术提出了多种观点，包括其潜在优势、与其他技术的比较、经济性、应用场景和技术细节。尽管有质疑和未解之处，但许多评论者对该技术的创新性和潜力表示认可。