新聞宏觀經濟芬蘭沙電池減排70% 無需任何稀土材料

芬蘭沙電池減排70% 無需任何稀土材料

作者: OilPrice.com·

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  • 歐盟目前擁有55 GW的能源儲存容量,目標到2030年達到200 GW,而中國為213.3 GW,美國為137 GW。
  • 鋰離子電池通常只能儲存約四小時的電力,且其供應鏈幾乎完全由中國掌控,為歐洲帶來地緣政治風險。
  • 全球最大的沙電池在芬蘭波爾奈嫩啟用,將電網剩餘電力轉化為熱能儲存於碎石中,可滿足該鎮冬季長達一週的供暖需求。
  • 波爾奈嫩沙電池項目已將該鎮原有供暖管網的溫室氣體排放削減近70%。
  • 供暖和製冷約佔歐盟最終能源消耗的一半,使熱能儲存方案對減少化石燃料依賴尤為重要。
芬蘭沙電池減排70% 無需任何稀土材料

歐洲正處於關鍵時刻,卻在能源儲存設施建設上落後。該大陸正面臨四年內的第三次能源危機,主因是嚴重依賴進口化石燃料。儘管歐盟已擴大太陽能和風能裝機容量以多元化能源結構,但儲存基礎設施的發展卻未同步跟上,使電網和能源市場面臨新的脆弱性。

「若無優化的儲能系統,歐盟在日落或風力減弱時仍需依賴進口化石天然氣來填補缺口,」Euronews報導指出。「儘管再生能源供應了歐盟44%的電力,該集團仍進口約55%的總能源,包括石油和天然氣。」

在尖峰生產時段產生的過剩再生能源,導致歐洲能源市場的負電價現象持續增加,迫使公用事業在供過於求時向消費者付費以消耗多餘電力。PV magazine警告,「由於天氣條件、高太陽能發電量以及有限的靈活調度資源,擴大了午間再生能源發電與晚間用電高峰之間的差距,歐洲電力市場在2026年第三季度可能面臨更大的波動。」

為應對此一挑戰,歐盟委員會承諾將歐盟的儲能容量提升三倍,目標是到2030年達到200 GW,高於目前的55 GW。相比之下,美國擁有137 GW的電網級儲能容量,而中國以近213.3 GW的裝機容量大幅領先。

大多數計劃新增的儲能設施將依賴鋰離子電池,這是全球能源儲存領域的主導技術。然而,鋰離子電池在大規模能源儲存方面存在顯著限制。儘管鋰本身供應充足、可擴展性強且在各種條件下表現良好,但這類電池通常只能儲存約四小時的電力——遠低於平衡間歇性太陽能和風能供應所需的多日或跨季儲存需求。此外,鋰離子電池供應鏈幾乎完全由中國掌控,這造成了讓人聯想到歐洲依賴進口化石燃料的地緣政治脆弱性。

要降低鋰在能源儲存領域的主導地位——進而打破中國在電池技術上的近乎壟斷——需要快速發展替代儲能方案。芬蘭的一個小鎮正是採取了這一做法,使用的是最基礎的材料之一:沙子。

芬蘭區域供暖公司Loviisan Lämpö在約有5,000名居民的小鎮波爾奈嫩委託Polar Night Energy建造了全球最大的沙電池。與以電化學方式儲存電力的鋰離子系統不同,沙電池利用電阻元件將電網剩餘電力轉化為熱能,並儲存在裝滿碎石的大型儲存槽中。這些熱能隨後以熱水或蒸汽的形式釋放到該鎮的區域供暖管網中。這一區別至關重要,因為供暖和製冷約佔歐盟最終能源消耗的一半,而區域供暖在北歐國家十分普及,為大部分城鎮建築提供服務。

該電池在夏季可滿足該鎮近一個月的供暖需求,在冬季則可達一週。

「我們正在從大型發電廠生產能源的世界,轉變為由太陽能和風能生產能源的世界,因此我們需要大量的儲能設施,」Polar Night Energy執行長Tommi Eronen在接受CNBC採訪時表示。「希望這些儲能設施中有很大一部分可以是沙電池類型的儲能方式,這樣我們就不需要稀土材料,不像許多化學電池如鋰離子電池那樣。」

儘管沙電池的能源效率遠低於鋰離子替代方案——部分電力在熱量通過系統時會流失——但它具有其他顯著優勢。儲存介質的降解速度遠低於化學電池,在最少維護的情況下可能持續數十年。Polar Night Energy的官員報告指出,該項目已將波爾奈嫩原有供暖管網的溫室氣體排放削減了近70%。

儘管這項技術本身無法解決歐洲更廣泛的能源儲存挑戰或取代鋰的核心地位,但它為類似的應用場景提供了一個有前景的模式,特別是對於擁有成熟區域供暖基礎設施的社區。它也是歐洲各地通過技術多元化來增強能源韌性和可持續性的更廣泛努力的一部分。

作者:Haley Zaremba,Oilprice.com