Возобновляемая энергия носит непостоянный характер, поэтому хранение и высвобождение энергии будут иметь решающее значение в ближайшие несколько десятилетий. Исследователи IIASA выдвинули интересное решение, предложив превратить небоскребы в гигантские гравитационные батареи для удивительно дешевого хранения возобновляемой энергии.
Концепция достаточно проста: избыточная возобновляемая энергия может храниться как потенциальная энергия, а использоваться для подъема чего-то тяжелого на высоту. Затем эта энергия может быть высвобождена с помощью гравитации для приведения в действие какого-то генератора. Исследователи из Международного института прикладного системного анализа (IIASA) в Вене, Австрия, изучили высоту и расположение небоскребов и увидели огромное количество готовых хранилищ энергии, ожидающих открытия.
Система накопления энергии лифта (LEST) будет использовать существующие лифтовые системы в высотных зданиях. Многие из них уже оснащены системами рекуперативного торможения, которые могут собирать энергию при опускании лифта, поэтому их можно эффективно рассматривать как предварительно установленные генераторы энергии. LEST также будет использовать свободные места по всему зданию, в идеале близко к верху и низу. Таким образом, модернизация такого рода возможностей здания может быть удивительно дешевой по сравнению со строительством специальной системы гравитационных батарей где-либо еще.
По сути, LEST будет использовать любое время простоя лифта, перемещая тяжелые предметы, такие как большие контейнеры с мокрым песком, из нижней части здания наверх, когда доступен избыток возобновляемой энергии, и сверху вниз. когда эта энергия может быть использована или продана обратно в энергосистему.
Команда IIASA предложила создать серию автономных роботов-трейлеров, которые будут поднимать грузы и буксировать их в подъемники и из них, где это целесообразно. Их можно хранить либо вдоль коридоров, либо в пустых квартирах или офисах, либо, возможно, в выделенных отдаленных пространствах, если здание планируется с учетом этой системы – запасная половина этажа вверху или внизу здание могла бы предположительно выполнить эту работу.
Грузы не обязательно должны быть достаточно громоздкими, чтобы люди не могли попасть с ними в лифт, и роботы могут быть запрограммированы так, чтобы они выходили, если пассажиры входят в лифт. Алгоритмы могут определить наиболее подходящее время для поднятия грузов и сбора накопленной энергии, не превращая лифтовую систему в кошмар ожидания арендатора.
Тяжелые грузы можно было перемещать на вершину здания, чтобы «зарядить» небоскреб, а затем отпускать с помощью существующего рекуперативного торможения в лифтах, чтобы «разрядить» его.
IIASA
В исследовании, опубликованном в журнале Energy, исследователи утверждают, что современные интеллектуальные лифты с синхронным мотор-редуктором на постоянных магнитах могут работать с эффективностью около 92 процентов, когда лифты полностью загружены и настроены на спуск в оптимальном режиме. Если быстро требуется большое количество энергии, лифты можно настроить на более быстрое опускание за счет некоторой эффективности — и эта система может стать еще более эффективной в сочетании с бескабельной системой магнитного лифта в стиле Вилли Вонка, такой как Мультилифт ThysenKrupp на верхнем изображении.
В стадии разработки находится множество других технологий хранения энергии на уровне сети , но у LEST есть некоторые уникальные особенности, которые могут дать ей место за столом переговоров. Прежде всего система использует готовые объекты самой высокой из существующих инфраструктур, известных человеку, что значительно сокращает капитальные затраты, поскольку все, что вам нужно сделать, это перекатить несколько роботов и гири. в холл.
Система не сможет реагировать на всплески спроса так же быстро и надежно, как большой аккумуляторный проект, но, с другой стороны, это может быть отличным способом устранить некоторые недостатки, которые привносит большая аккумуляторная система, например тот факт, что она скорее всего, будет менее эффективной для более долгосрочных сезонных колебаний выработки электроэнергии и сценариев многодневного отключения электроэнергии. Летом LEST может накапливать буквально тонну энергии, а затем постепенно высвобождать ее в течение зимы.
Проблемы, которые предстоит решить, достаточно ясны для каждого здания. Какой вес могут выдержать верхние этажи, прежде чем эти тяжелые грузы рухнут на пол и отремонтируют каждую квартиру, через которую они проходят на пути вниз? Есть ли очевидное место для парковки этих ящиков, чтобы ваши жильцы верхнего этажа премиум-класса не подняли мятеж из-за засорения коридора?
Если вы подумываете о том, чтобы использовать свободную квартиру, как складываются экономические показатели системы LEST, учитывая традиционно высокую арендную плату за квартиры и офисы на верхних этажах, не говоря уже о столь же грабительских ценах, которые можно получить за парковочные места в подвале?
Тем не менее, это аккуратное нестандартное мышление и удивительно дешевый вариант, если прогнозы команды подтвердятся. Стоимость накопления энергии LEST с установленной мощностью оценивается в 21–128 долларов США за кВтч, что в значительной степени зависит от высоты рассматриваемого здания. Для сравнения, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии оценила стоимость установленной мощности четырехчасовых аккумуляторных систем в 345 долларов за кВтч в 2020 году, и эта цифра, по ее прогнозам, не упадет ниже 100 долларов за кВтч до конца 2040-х годов даже при самых оптимистичных предположениях.
Это капитальные затраты (CAPEX), а не операционные расходы (OPEX), но это все же весомый аргумент в пользу того, что этот вид технологий следует изучить более внимательно. По оценкам команды IIASA, нынешний урожай высотных зданий в мире может быть преобразован в где-то от 30 до 300 гигаватт-часов для хранения энергии, верхнего предела которого будет достаточно, чтобы обеспечить работу всего Нью-Йорка в течение месяца. при текущих нормах потребления. Это, безусловно, может быть значительным вкладом.
Исследование находится в открытом доступе в журнале Energy.
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com