砂熱蓄電池

風が強く，日照時間が長い日には，多くのヨーロッパの電力網は使用できるよりも多くの電力を持ち，その価格はゼロに近づいたり，それ以下にまで落ちる。 数時間後に同じ電力網がプライムを支払う。 電気ヒーターは砂や砕石，レンガなどの大量の物体を数百度まで加熱し，厚い断熱材が熱を保持し，ファンや熱交換器が必要な時に，数日から数週間後にそれを取り出す。

About half of the world’s final energy use is heat, not electricity (IEA, Renewables 2019). ほとんどはガス、石油、石炭または木材を燃やすことによって生じている。 これは大きな賞であり，このページが熱電池のできることとできないことを厳しく見ている理由である。 簡単な話だが 熱として蓄えて熱に利用すると 電気は85から95%戻ってきますが 電気に戻すと 30から41%の回収率です それが技術の勝利を決める

何だ？

熱電池は，安価な固体に電気を熱として蓄えることを目的とする。 フィンランドのＰｏｌａｒ　Ｎｉｔｈ　Ｅｎｅｒｇｙ社は，建設用砂や石けん粉を充填した鋼製サイロを使用し，地域熱網に接続している。 カリフォルニアのＲｏｎｄｏ　Ｅｎｅｒｇｙは，工場用の蒸気を作るために耐火レンガを1000°Ｃ以上に加熱している。 アントーラエネルギーは炭素ブロックを発光するまで加熱し，熱または特殊な太陽電池様パネルを通して電気を返すことができる。 ジーメンス・ゲムサは，750°Ｃの火山岩に熱を蓄え，蒸気タービンで再び電力に変えるパイロットプロジェクトをハンブルクで実施した。

これらは全て同じアイデアであるが，異なる温度と異なる顧客を持っている。 重要なのは どれだけ熱く どれだけ長く 安く 熱の役割は?

仕組み

充電中 電気は抵抗ヒーターを通して流れ，ケトルやトースターと同じ原理である。 This conversion is essentially 100% efficient: every kilowatt-hour of electricity becomes a kilowatt-hour of heat. 極夜のサイロは抵抗で空気を加熱し、砂に埋め込まれたパイプを通して吹き込む。

貯蔵 固体に蓄積されたエネルギーは E = m × c × ΔT質量に比熱を乗じて温度の変化を加えると 乾燥した砂や岩石のほとんどは比熱を持つ c 0.8から1.0kJ/kg/度の熱量を消費します One tonne of sand heated from 150 °C to 400 °C (a swing of 250 degrees) therefore holds 1,000 kg × 0.8 kJ/kg·K × 250 K = 200 MJ, or about 56 kWh. ポーナイネン貯蔵庫は 2000トンで100MWhの電力を生み出します 50キロワット時/トンこれが一致します 地域熱水タンクの熱水は90°Ｃから50°Ｃまでサイクルし，トン当たり約47ｋＷｈを保持する。 For comparison, lithium-ion battery cells hold roughly 150 to 250 kWh of electricity per tonne.

それを保持する。 熱が表面から漏れ出す Q = U × A × ΔTここで U 絶縁性能を測定し A 表面積と ΔT 外との温度差が大きいからです The stored energy grows with volume (the cube of the size) and the losses with surface (the square), so bigger stores lose a smaller fraction. Our rough estimate for a silo the size of Pornainen’s (15 m wide and 13 m tall, about 970 m² of surface) with insulation that lets through 0.1 W per m² per degree and a 300 degree difference: about 29 kW, or 0.7% of a full store per day. 庭の小屋の大きさの小さな店はその数倍を失うので、砂電池は単独住宅ではなく町や工場に建設される。

放電中 熱はファンで吹き込み，熱交換器でネットワークの水に伝える。 これは　異国情緒のないことだ 電気の場合，熱はエンジンを駆動しなければならないが，物理学的に限界がある。 カルノー効率は 熱機関が達成できる最高のもので η = 1 − T_cold / T_hotケルビンで表されます Heat at 400 °C (673 K) rejected at 30 °C (303 K) gives 1 − 303/673 = 55%. 750°Ｃでは，上限は70％であった。 実際の蒸気タービン ポンプや熱交換器は カルノー数値の半分に達する 25%から40% 電力を購入しました また，デンマークのＳｏｒｅで発表された石材店舗の設計では電力として30〜41％，熱として41〜58％の回収率を予想した。蓄熱).

実際の結論として，熱電池は優れた方法である。 熱を買う 電力を得るための最も安い時間帯で 電気を貯めることができます 後で 熱エンジンが ずっと良くなったり 充電パワーがほぼ無料になったら

限界

• 理論的に 比熱と温度の変動はトン当たりのエネルギーを決定し，カルノット方程式は再び電気になる量を決定する。 賢い設計も逃れない
• 温度は使用に合う。 地域暖房は60〜120°Ｃ，食品や製紙工場は150〜250°Ｃの蒸気を必要とし，化学品やセメントは400〜1500°Ｃが必要である。 温度が高いほどトン当りの貯蔵量は多くなるが，鋼材，耐火レンガ，絶縁材が必要であり，それらはより高価で摩耗しやすい。
• 力とエネルギー ヒータと熱交換器（電力側）は砂（エネルギー側）よりも高価である。 数時間で充電する店舗は，大型のヒータが必要であり，そのほとんどは無作為に置かれている。
• 年間のサイクル数。 装置の費用は全て 熱を移動させるために払い戻される 年間200回のサイクルを行う店舗は，20回のサイクルを行う店舗よりもコストを薄く分散させる。 Polar Nightは、その貯蔵庫が年間20から200サイクルの間で最もよく働いていると言っている（Solarthermalworld, 2024）。
• 安い電気は存在しなければならない。 事業の事例は，多時間低価格に依存する。 フィンランド，デンマーク，カリフォルニアのような風力と太陽光が多い電力網はこれらを持っているが，可変電力が少ない電力網は持っていない。

実際のプロジェクト、測定

プロジェクト	どこ、いつ	保存媒体と温度	大きさ	報告内容
極夜エネルギー	Tampere, Finland, 2020	砂	3MWh	初のパイロット、会社運営
ヴァタジャンコスキの極夜エネルギー	Kankaanpää, Finland, July 2022	4×7mの鋼製サイロに建設用砂100tを入れ、約500°Cまで加熱し、150～400°Cで運転	8MWh	85% annual efficiency on three-day cycles; 95% targeted for stores above 100 MWh (Solarthermalworld)
極夜エネルギー	Pornainen, Finland, 2025	石鹸石粉砕2000トン、炉の副産物、400°Cまで	100MWh、1MW	70% lower emissions for the network, about 160 t of CO2 a year, woodchip burning down 60%, oil use ended (ESS News, 2025; Polar Night Energy)
シーメンス・ゲムサ	ドイツ・ハンブルク・アルテンヴェルダー、2019年	約1000ｔの火山岩を750°Cで蒸気タービンにより電力化	130MWhの熱	Stored heat for up to a week; aimed at gigawatt-hour stores (Siemens Gamesa, 2019)
ロンドヒートバッテリー	いくつかの工業施設、ドイツ・ブルンスビュッテルのコヴェストロでの開業	Refractory brick at 1,100 to 1,500 °C	単位当たりの熱量が2から100MW以上	電気熱効率98％以上，発表プロジェクト400ＭＷｈ以上を掲載している。ロンド独立して発表されていない
安藤エネルギー	カリフォルニア州	炭素の塊が熱い	産業規模	Heat, or electricity through thermophotovoltaic cells (Antora). The best laboratory thermophotovoltaic cell has reached 40% efficiency (LaPotin et al., 2022)

Two cautions about this table. まず，多くの数字は独立した測定ではなく，企業やその顧客から得られる。 Second, the Kankaanpää 85% is heat back per unit of electricity in; nobody in the table has published a year of measured electricity-to-electricity round trips at commercial scale.

研究室は温度を上げている シリカ砂粒子を1000°Ｃ以上に加熱し，熱交換器を通して落下させる貯蔵装置を設計した。馬、ダベンポート、張，2020). 2018年にアルファベットのXから生まれたマルタは、溶融塩に熱を蓄え、冷却液体に寒さを貯蔵して往復旅行を引き上げる「カルノー電池」を追求している。 これらは有力であるが，規模的に証明されていない。

どれだけかかる？

Heat batteries do not make electricity, so their honest benchmark is not a solar panel but the heat they replace. Our site-wide benchmark for new electricity on a building remains rooftop solar at about $0.19 per kWh in our open Fan Wall model, inside Lazard’s June 2026 range for commercial rooftop solar of $0.09 to $0.20 per kWh (Lazard LCOE+ 2026). 熱源としてはガスボイラが競合している。

What gas heat costs. Using round numbers close to European levels in 2025 and 2026 (wholesale gas at €35 per MWh, a carbon price of €70 per tonne, a 90% efficient boiler), heat from gas costs about 5 to 6 euro cents per kWh before the boiler’s own capital cost. A household on the UK price cap pays 7.97 pence per kWh for gas from October 2026 (Ofgem), about 8.9 pence per kWh of heat.

What stored heat costs. Two parts: the electricity, divided by the efficiency, and the equipment, divided by how much heat it delivers over its life. Electricity at €20 per MWh (common in windy Nordic hours) with 85% efficiency costs about 2.4 cents per kWh of heat. The equipment part depends on the installed cost per kWh of storage capacity and the number of full cycles a year. ポーラナイトも顧客もＰｏｒｎａｉｎｅｎの価格を公表していないので，数字を作る代わりに範囲（20年，7％の実際の割引率，サイクル当たり使用容量の90％）を示す。

Installed cost per kWh of capacity	年間20回	年間50回	年間100回	年間200回
$10	$0.052	$0.021	$0.010	$0.005
$25	$0.13	$0.052	$0.026	$0.013
$50	$0.26	$0.10	$0.052	$0.026

*Equipment cost per kWh of heat delivered, before electricity. 計算結果

Against lithium-ion. Battery packs averaged $115 per kWh in 2024, a 20% fall in a year (BloombergNEF, 2024), and a complete grid battery costs more than its pack. リチウムイオン電池は，その電気の約85〜90％を電気として返却する。 The sand itself costs almost nothing: at tens of dollars per tonne and 50 kWh per tonne, the medium is well under a dollar per kWh. サイロ，絶縁，ヒータ，熱交換器が実際のコストである。 熱電池は，リチウム電池よりも数倍低い総設置コストを持つ場合にのみ意味がある。

勝てる場所と 負けられる場所

勝ち取れるものは

• 風の強い地域では，地域暖房システムが必要である。 暖房網を持つ北欧とバルト諸国の都市は、安価な時間が多く、木またはガスボイラを置き換える必要がある。 これまでの商用の砂電池はすべてここにある。
• Industrial steam and process heat up to about 500 °C in food, drinks, paper and chemicals, where factories currently burn gas around the clock.
• 油と木の代替 ポーナイネンのような小規模ネットワークでは 店舗は燃料の配達や地域の大気汚染を減らすこともできます
• 風力と太陽光発電の削減を吸収し 電力網の問題を熱の問題に変えてしまうことになります
• 大型ヒートポンプとのペアリングヒートポンプは効率的に大部分の時間をカバーし、店舗は価格ピークをカバーします。

勝てない

• 一般電気店として。 25〜40％の回収率では，日常サイクル用リチウムイオンと地質が許す場合のポンプ水力に対して大きな損失を出す。
• 単身世帯表面損失，数百度の安全性，小型ヒーターのコストがそれに反対している。 温水ボイラーやバッファータンク付きのヒートポンプがよりよい仕事をする。
• 電気が安くない場所です 多くの低価格時間がなければ、店は買うものがない。
• 小規模で非常に高い温度。 1000°Ｃ以上では，材料，絶縁，安全性が真剣な技術プログラムとなり，サイロではない。

証明されたもの、可能性のあるもの、推測的なもの

テスト済み: 抵抗加熱は電気をほぼ完璧に熱に変換します E = m × c × ΔT フィンランドでは，商業用の砂貯蔵庫が地域熱を供給し，8ＭＷｈで年間効率は85％と報告されている。

Plausible: 95% annual efficiency at 100 MWh and above; industrial brick stores delivering steam competitively where gas is expensive and cheap power is frequent; installed costs of a few tens of dollars per kWh of capacity.

Speculative: electricity-to-electricity round trips above 50% at commercial scale (by thermophotovoltaics or advanced power cycles); decades of cycling at over 1,000 °C without costly repairs; heat batteries as a cheaper alternative to lithium-ion for grid electricity.

開放的な研究課題

• Independent, published performance data. A year of metered heat in and out, with losses, for each commercial design.
• The real installed cost per kWh of capacity and per kW of power, from tenders rather than press releases.
• 熱交換器 熱を伝導性の低い固体から 温度が大きく下がらずに 迅速に移動させる方法です
• 材料の時効また，耐力試験の結果を示した。
• 熱発電熱光発電，超臨界ＣＯ2タービン，電力回送を可能にするブレイトンサイクル「カルノー電池」など。
• 制御と市場電力会社の電気料金に関する問題点を明らかにし，電力会社がどのように電力を競争的に購入すべきか，また，電力会社が過剰電力を吸収した場合に対して，電力会社がどのような報酬を受けるべきかについて検討した。

実用的なプロトタイプには

熱電池の新しいアイデアを試験したいなら，小さなものから始めて全てを測定するべきである。 実用的な第一モデルは，測定熱を与えるが，主張ではない。

位相	ワーク	それが可能にする決定	粗費	タイム
1. Bench test	絶縁鋼製ドラムに50〜200ｋｇの貯蔵物，2〜5ｋＷヒータ，数深度の熱電対，空気または水熱交換器，電気計及び熱量計	Energy per kg, charge and discharge rates, heat loss per day, measured heat out per kWh in	$5k to $20k	2~4ヶ月
2. Cycling	100回以上の充放電サイクル，前後検査	耐久性と効率のドリフト	$10k to $30k	6ヶ月
パイロット3	0.5 to 2 MWh unit on a real heat user (a greenhouse, a school, a small network), with a year of data	Cost per kWh of heat in real operation	$150k to $500k	12か月から18か月

誰が必要なのか

• 熱工学者 熱伝達や断熱、熱交換器の設計に関する研究を行っています
• 材料科学者 砂や石、レンガや陶器を 何千回も繰り返し 高温で加熱するのです
• 地域熱供給事業者 積載データを共有したり パイロットを受け入れたりするのです
• 電力市場アナリスト チャージ戦略と収益をモデル化するのです
• 産業エネルギーマネージャー プロセスの蒸気がどこで使われ どれだけ費やされているかを知っている人たちです
• 安全・認証専門家 圧力機器や火災、高温の表面に対して

もっといい考えは？

財団のメンバーの中には 強力なエネルギーアイデアを 聞くことができる人がいるかもしれない アイデアをピッチするには 実際に電力を生み出すこれは，蓄積したエネルギーを，熱または電気を計測する装置で，返却するモデルを意味する。 論文のアイデアも歓迎する。物理学と数値が確実なら、ここでウェブサイトに公開できる。 しかし，実用的なモデルがないと資金調達は非常に困難であり，ここでは資金調達やリターン，導入の約束など何もない。

もしアイデアがあれば，それが解決する問題，物理的チェック，ｋＷｈ当たりの大まかなコスト，そして誤りを証明できる最安値のテストと共に，貢献フォームを通じて送信してください。 実験モデルがある場合は，その測定結果と測定方法を含める。 あの エネルギー源ページ これと他のアイデアを比較します

ソース

1. IEA (2019). 2019年の再生可能エネルギー熱は最終エネルギー消費の約半分を占める。
2. Polar Night Energy (2025). ポルナイネン砂電池 それに 関連項目.
3. ソーラーサーマルワールド（2024年） フィンランドの地域熱網に砂蓄熱を供給する。.
4. ^ 『ホール、M。 (2025). フィンランドの100MWhの砂電池が稼働している. エスエムニュース
5. ジェイソン・シェパード（2019年 - ） World first: Siemens Gamesa begins operation of its innovative electrothermal energy storage system (archived).
6. ウィキペディア 蓄熱ソレのデザイン図を含めて
7. ロンド・エネルギー ロンドヒートバッテリー 会社の主張です
8. アントラエネルギー 熱電池 会社情報
9. また，ラポチン（LaPotin）らは，このような状況下での電子伝達系の構造を明らかにした。 (2022). 熱光発電効率は40％である。 Nature 604, 287-291.
10. Ｍａ，Ｚ．，Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ，Ｐ．，Ｊａｎｇ，Ｒ． (2020). 集中太陽電力あるいはグリッドエネルギー貯蔵用の粒子型熱エネルギー蓄積システムの設計解析を行った。 電力貯蔵学会誌，29，101382.
11. BloombergNEF (2024). リチウムイオン電池パックの価格は2017年以来最大の下落を見て、キロワット時あたり115ドルに落ちた。.
12. Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, version 19.
13. Ofgem (2026). Energy price cap unit rates, 1 October to 31 December 2026.
14. Local Solar System ファウンデーション The Fan Wall open model: the rooftop solar benchmark of $0.19 per kWh.