也能发电？
一间无人值守的厂房中，几台白色书柜样式的电子监控设备发出隆隆的机器轰鸣声。它们的左侧，约有成年人手腕粗细的一根红色管道穿入墙壁，管道中的水被加热后将用于附近居民供暖，而即将完成这一任务的是一墙之隔的100吨沙子。
在芬兰西南部小镇坎康佩的发电厂，记者看到了被称为世界上首个投入商业使用的沙基高温储热系统——“沙子电池”。
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运行良好
“沙子电池”实际上是一个直径约4米、高7米的深灰色圆柱形钢制储存罐，内置100吨沙子以及自动化蓄热系统，让电能以热量的形式储存在沙子中。
7月早些时候，“沙子电池”在瓦塔扬科夫斯基能源公司位于坎康佩的发电厂正式投入使用。该公司为坎康佩地区的约1.3万居民提供区域供暖。除了冬季供暖，在炎炎夏日它也不可或缺——为社区游泳馆加热泳池，为居民家中提供生活用热水。
该公司相关负责人佩卡·帕西告诉记者，在这所发电厂，他们通过将数据存储服务器高速运转产生的废热回收利用，为该地区部分居民提供区域供暖服务。这是一种绿色供暖方式，但服务器产生的热量仅能将供暖用水加热至55摄氏度左右，只有再次通过“沙子电池”加热，将温度提高至70摄氏度左右，才能达到区域供暖用水的要求。
帕西说，“沙子电池”正式投入使用以来，每天“充电”三四个小时，其余时间都在“放电”，也就是将储存在沙子中的热量释放出来输入区域供暖管道。他们通常选择在用电低谷、电费较低的时候给“沙子电池”“充电”，将其环保高效的特性充分发挥出来。
尽管已经拥有水基储存热能的设备，但瓦塔扬科夫斯基能源公司仍然决定成为“沙子电池”的首个客户。帕西说，相比水基储热设备，“沙子电池”能达到更高温度，大约五六百摄氏度，体积也更小。
在帕西看来，“沙子电池”项目建设简单、造价低廉，“性价比”优势突出。帕西说，从实际开工算起，建造“沙子电池”只用了两个月时间，所用沙子的采集点就在距离电厂几公里的地方，且只需满足一些基本条件，如颗粒大小适宜、不含易燃物等即可。“从试运行到现在，各方面表现都不错。”他说。
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高温储能新选择
“沙子电池”的主要研发者之一马尔库·于勒宁是芬兰的一位80后。他是“极夜能源”公司的首席技术官，也是该公司的联合创始人之一。于勒宁拥有芬兰坦佩雷大学和法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的联合理学博士学位。
通过坎康佩电厂“沙子电池”的外接电子监控设备，于勒宁和同事能够随时了解其运转情况。看到这一系统在实际应用中展现出的巨大潜力，他感到很欣慰。
沙子可能并不是蓄热的新发明，但它与电力的结合给沙子储能赋予了新意。于勒宁和他的同事们意识到，如果想尽可能有效地减少排放，应该把电力和热力结合起来。而如果希望通过充电，使储能设备的温度水平高于水储存器温度，普通沙子就能胜任。
“我们可以在大规模应用中实现与水基储存相似的单位热容量成本，但我们在温度控制方面更具优势，可以实现更高温度。”于勒宁说。据他介绍，位于坎康佩的“沙子电池”峰值功率为200千瓦，所储存的热能为8兆瓦时—10兆瓦时。
“沙子电池”具体如何充电呢？据“极夜能源”公司网站介绍，电力可以来自于电网，也可以是本地生产的电力，无论哪种情况，均为风能和太阳能等易波动的能源。一般选择能源充沛或者能源价格较低的时候充电。电能通过一个闭环空气管道装置传输到储热器。在这一过程中，管道内的空气被电阻器加热，并在可传热的管道中循环，从而加热沙子。
据介绍，位于坎康佩的“沙子电池”温度最高可以达到约600摄氏度。根据不同项目的需求，“沙子电池”的温度还可调至更高。总体上，“沙子电池”的最高温度不受蓄热介质性质的限制，而是受到蓄热库建造和控制所用材料耐热性的限制。此外，如果需要，“沙子电池”可以保持高温长达数月。
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助力绿色发展
2021年3月，芬兰媒体最早报道了“极夜能源”公司在其所在地坦佩雷市一间旧厂房试验沙子储能项目的新闻。“沙子电池”发明的初衷被认为与太阳能和风能面临的核心困境有关：昨天可能是晴天或刮风，今天可能就不是了。因此需要大规模的储能解决方案，以便在没有阳光或风的情况下也可以利用清洁能源。
“我认为，随着风能和太阳能的快速增长，我们很快将需要大量可以从电力可用性波动中受益的储能解决方案。”于勒宁说，“当风能和太阳能在整体能源生产中变得更加重要时，‘沙子电池’可以成为平衡电网的有效工具。”
于勒宁将这项创新看作“智能和绿色能源转型”的一部分。他表示，“沙子电池”蓄热可以显著增加电网中的间歇性可再生能源，同时将废热提升至可用水平，为城市供暖，“这是朝着无燃烧产热迈出的合乎逻辑的一步”。
有数据显示，供暖行业的碳排放量约占全球碳排放量的1/4到1/3，就全球气候变暖而言，它与运输和食品行业一样，是碳排放量最大的行业之一。或许，“沙子电池”的出现和使用，有望为解决全球气候问题及降低空气污染问题作出贡献。
在当前欧洲发生能源危机的背景下，帕西对“沙子电池”的使用前景表示乐观。他说，坎康佩地区冬季供暖主要靠木材，而近一段时间木材价格一路攀升，加上环保减排的需要，他们决心在10年内完全结束通过燃烧木材来采暖的方式，“启用‘沙子电池’是帮助我们实现这一目标的重要一环”。
于勒宁告诉记者：“一旦谈妥了场地，有了使用案例，我们将建造一个1吉瓦时的储能系统。”这个目标与坎康佩的项目相比大了100倍以上。他还说，“沙子电池”目前主要针对低温地区的区域供暖服务需求，未来，它也能在更多地区及工业领域找到商机。
据《环球时报》
