В мире миллионы лифтов. И они проводят достаточно много времени в бездействии. Австрийские инженеры предлагают использовать эти пустые лифты в высотных зданиях для хранения избыточной энергии ветра и солнца. Данная концепция хранения энергии на основе гравитации потребует пустых пространств в верхней и нижней части здания, но в остальном инфраструктуру менять не придется.
Идея состоит в том, чтобы поднимать тяжелые грузы с помощью лифтов для «хранения» электроэнергии, полученной с применением возобновляемых источников электроэнергии в качестве потенциальной энергии, а затем опускать их, чтобы по мере необходимости вырабатывать эту энергию в сеть. Это новый подход к накоплению гравитационной энергии, который все чаще рассматривается во всем мире как долговременная альтернатива дорогостоящим литий-ионным батареям и гидросистемам.
Сезонное «хранение» электроэнергии сегодня в основном зависит от насосных гидроэлектростанций, где вода закачивается на большую высоту, а затем пропускается через турбину для выработки электроэнергии. Но для этого нужны два больших резервуара с водой на разных высотах с достаточно большим расстоянием между ними.
Несколько разных стартапов, таких как Energy Vault и Gravitricity в настоящее время тестируют гравитационные системы хранения, основанные на подъеме и передвижении тяжелых масс. Первые используют шестирычажные краны, а вторые используют в концепции заброшенные шахты.
Источник: Energy Vault
Источник: Gravitricity
Три года назад ученый-инженер Джулиан Хант и его коллеги из австрийского Института прикладного системного анализа предложили использовать карьеры для хранения гравитационной энергии. По сути, это транспортировка тяжелых контейнеров с песком в гору с использованием кабелей для хранения энергии, а затем использование падающего груза для вращения турбин.
Источник: Energy Storage
Теперь эта группа обратила свой взор на лифты в небоскребах, чтобы сделать то же самое. Система накопления энергии лифта – Lift Energy Storage System (LEST), которую команда описывает в журнале Energy, включает в себя перемещение контейнеров с влажным песком на крышу здания во время простоя лифта, например, ночью. Хант и его коллеги предлагают использовать дистанционно управляемые автономные системы для погрузки и разгрузки контейнеров.
Источник: Energy
Вместо турбин система рекуперативного торможения лифта будет использовать кинетическую энергию опускающегося лифта и превращать ее в электричество. Для применения LEST высота здания должна быть не менее 50 метров; иметь свободные квартиры или подходящие коридоры, которые можно использовать для хранения грузов наверху и внизу здания; и лифт с рекуперативным торможением. «На данный момент лифты с рекуперативным торможением есть лишь в нескольких новых зданиях», — говорит Хант. «Целью этих изменений является повышение энергоэффективности здания. Мы ожидаем, что больше зданий будет построено с лифтами с рекуперативным торможением».
Тем не менее, ориентируясь на крупные города с высотными зданиями, исследователи оценивают глобальный потенциал технологии примерно от 30 до 300 гигаватт-часов. А стоимость хранения энергии для системы LEST будет варьироваться от 21 до 128 долларов США за киловатт-час, в зависимости от высоты здания. Это сопоставимо с ценой 2021 года на литий-ионные аккумуляторы. Но в будущем аккумуляторы могут подешеветь. Кроме того, учитывая более медленный и более логистический характер LEST, Хант говорит, что эта технология может лучше всего подходить для еженедельного или долгосрочного хранения энергии, а не для ежедневного.
Идея реалистична, говорят исследователи, потому что она использует существующую инфраструктуру. Хант добавляет, что LEST «позволяет хранить энергию децентрализованным способом рядом с местом, где электричество потребляется в городских условиях».
В другом препринте, опубликованном в сети в апреле, Хант и его коллеги предложили другую и столь же необычную концепцию хранения энергии, более тесно связанную с их идеей хранения энергии в горах 2019 года. На этот раз они предложили использовать электрические грузовики, курсирующие по горным дорогам. В этой системе избыточная электроэнергия от возобновляемых источников будет заряжать электрический грузовик, который затем будет перевозить песок из нижнего хранилища горного или карьерного карьера в верхнее. Затем, когда требуется электричество, грузовик везет песок вниз по склону, а его аккумулятор заряжается с помощью рекуперативной тормозной системы автомобиля. Внизу электроэнергия батареи может быть «продана» в сеть.
Источник: Electric Truck Gravity Energy Storage, a solution for long-term energy storage
По расчетам исследователей, стоимость такого «накопителя гравитационной энергии электрического грузовика» будет выше, чем LEST, и составит 35–200 долларов за кВтч. Но, как и идея с «батареей» в виде лифта в небоскребе, она задействует уже существующую инфраструктуру. «Учитывая, что стоимость электрических грузовиков, как ожидается, значительно снизится в ближайшие годы, за этим определенно стоит следить», — говорит Хант.
Используемая литература: [1] Julian David Hunt, Julian David Hunt, Jakub Jurasz, Jakub Jurasz, Behnam Zakeri, Behnam Zakeri, Keywan Riahi and all "Electric Truck Gravity Energy Storage, a solution for long-term energy storage" // SSRN Electronic Journal DOI: 10.2139/ssrn.4076988 [2] Energy Vault [3] The Gravitricity system [4] Julian David Hunt, Andreas Nascimento, Behnam Zakeri, Jakub Jurasz, Paweł B. Dąbek, Paulo Sergio Franco Barbosa, Roberto Brandão, Nivalde José de Castro, Walter Leal Filho, Keywan Riahi, "Lift Energy Storage Technology: A solution for decentralized urban energy storage" // Energy, Volume 254, Part A, 2022, 124102, ISSN 0360-5442, https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124102. [5] Mix Mountains and Gravity for Long-Term Energy Storage