El almacenamiento de energía por gravedad es un tipo de almacenamiento de energía de larga duración. El potencial de desarrollo futuro de esta tecnología de almacenamiento de energía más duradera y a mayor escala es inconmensurable.
1. Almacenamiento de energía de la grúa
Una grúa de 70 metros se alza en el interminable desierto. Seis plumas mecánicas cuelgan unas 30 toneladas de ladrillos, que caen lentamente de arriba abajo. Los ladrillos están compuestos de estériles de mina, cenizas de carbón y otros residuos. Se trata del primer prototipo de almacenamiento de energía por gravedad situado en Arbedo-Castione (Suiza), y es una gran iniciativa de Energy Valut.
En 2022, la empresa EV pasará de las torres altas a los gigantescos edificios modulares de 20 plantas (EVRC). Esta fortaleza de cristal construida como bloques de construcción controla la entrada y salida de electricidad mediante el proceso mecanizado de "subida" y "bajada" y un sistema de gestión de la energía para almacenar y liberar electricidad.
2. Almacenamiento de energía en ascensores
El año pasado, científicos del Instituto Internacional de Análisis Aplicado de Austria propusieron el concepto de "ascensor" tecnologías de almacenamiento de energía (LEST). El almacenamiento de energía en ascensores suele tener 2 emplazamientos de almacenamiento interconectados, uno en la base de un edificio alto y el otro en la parte superior del edificio. La energía se recoge cuando el ascensor baja y se libera cuando sube.
En general, cuanto más pesado sea el objeto transportado por el ascensor, mayor será la energía potencial gravitatoria y mayor la energía eléctrica convertida. Por lo tanto, es necesario almacenar algunos objetos pesados en el ascensor.
Algunas personas dirán que es demasiado molesto: en primer lugar, los objetos pesados ocuparán el tiempo y el espacio de las personas y, en segundo lugar, el ascensor tiene que realizar una serie de trabajos de arrastre de entrada y salida, lo cual es sencillamente inviable.
De hecho, no es así. El sistema de almacenamiento de energía del ascensor es muy inteligente. Determina el uso diario del ascensor. Cuando el ascensor se utiliza menos, o durante un periodo de ventana, se transportan objetos pesados, y el robot remolque equipado también se encargará de recoger los objetos pesados. Los objetos pesados suelen almacenarse en algunos espacios remotos.
3. Almacenamiento de energía en minas
En febrero de este año, el mismo equipo austriaco antes mencionado propuso un metro sistema de almacenamiento de energía por gravedad (UGES) basadas en minas. Cuando los precios de la electricidad son altos, se puede rellenar de arena las minas subterráneas para generar electricidad. Cuando los precios de la electricidad son baratos, , y sacar arena de la mina para almacenar energía.
El sistema subterráneo de almacenamiento de energía por gravedad es un conjunto compuesto por pozos, motores eléctricos, generadores, puntos de almacenamiento superior e inferior y equipos de minería. Los grupos electrógenos situados a ambos lados del pozo mueven cada ascensor hacia arriba y hacia abajo, generando electricidad en la bajada y utilizando parte de la energía en la subida.
Para lograr la máxima eficacia, el elevador carga arena en la superficie, la retira en el fondo de la mina y regresa vacío. Los elevadores también transportan parte de la arena de vuelta a la superficie cuando hay exceso de energía en la red.
En general, cuanto más profunda, ancha y grande sea la mina, mayor será la capacidad de almacenamiento de energía y la potencia disponible.
4. Almacenamiento de energía ferroviaria
En abril de 2016, la empresa energética estadounidense Advanced Rail Energy Storage (ARES) ganó un proyecto de $55 millones de la Oficina de Administración de Tierras de Nevada para utilizar locomotoras de ferrocarril para el almacenamiento de energía.
La empresa construyó un tramo de seis millas de vía férrea cuesta arriba, completo con locomotoras muy cargadas, que estaban hechas de sólida máquina de hormigón, cada una de las cuales pesaba unas 4.300 toneladas y era capaz de alcanzar una velocidad máxima de 16 millas por hora. Cuando se almacena electricidad, la electricidad restante se utiliza para empujar la locomotora hasta la "estación" en la parte superior de la pendiente, y la energía eléctrica se almacena como energía potencial gravitatoria; cuando se genera electricidad, la locomotora se suelta cuesta abajo, y la energía potencial gravitatoria se convierte en energía eléctrica para empezar a generar electricidad.
Se calcula que el coste de configuración de este sistema es aproximadamente 60% del de una central hidroeléctrica de bombeo con un rendimiento equivalente, y su vida útil es de 40 años. La empresa también reveló que la eficiencia de conversión del sistema alcanza los 86%.
5. Almacenamiento de energía en teleféricos
Desde lejos, el "almacenamiento de energía en teleférico" parece un teleférico de montaña. La solución de almacenamiento de energía en teleférico se propuso por primera vez en 2019 y consiste en laderas empinadas, grúas, contenedores de almacenamiento (residuos, arena y grava), cables, etc.
El principio del almacenamiento de electricidad es similar al del "almacenamiento de energía ferroviaria". Al almacenar electricidad, la electricidad restante se utiliza para accionar el motor que mueve el teleférico lleno de arena y grava desde el fondo de la ladera hasta la cima de la montaña, y la energía eléctrica se convierte en energía potencial gravitatoria.
Al generar electricidad, el teleférico desciende desde la cima de la ladera hasta la base, y la energía potencial se convierte en energía eléctrica.
Además, también puede combinarse con la energía hidroeléctrica para llenar el contenedor de almacenamiento con agua durante los periodos de mayor consumo de energía, lo que puede lograr un almacenamiento de energía a largo plazo y almacenar energía de forma continua durante varios meses. Los datos públicos muestran que la capacidad de almacenamiento de energía puede alcanzar 0,5-20MWh, y la potencia de generación de energía es de 500~5000kW.
6. Almacenamiento de energía en aguas profundas
En 2016, el nuevo sistema de almacenamiento por bombeo oceánico desarrollado por el Instituto Fraunhofer de Energía Eólica y Tecnología de Sistemas Energéticos (IWES) de Alemania realizó su primera prueba acuática en el lago Constanza, en la frontera alemana.
El principio de funcionamiento es el siguiente: se coloca en el lecho marino una esfera hueca de 30 metros de diámetro, 2,7 metros de grosor de pared y 12.000 metros cúbicos de capacidad de almacenamiento, que utiliza el agua marina a alta presión de las profundidades para almacenar energía.
Cuando se almacena energía, el agua de mar se bombea fuera de la esfera mediante una bomba eléctrica. Cuando se genera electricidad, el agua de mar a alta presión fluye desde la tubería hasta la esfera hueca, impulsando la turbina para generar electricidad.
En aquel momento, los investigadores lanzaron una prueba a gran profundidad de cuatro semanas en el lago Constanza. Los resultados experimentales muestran que, con el mismo incremento de volumen, la capacidad de almacenamiento de energía aumenta linealmente con la profundidad. A una profundidad de 700 metros, la capacidad de almacenamiento de energía de un sistema marino de 30 metros de diámetro es de aproximadamente 20 MWh.
En las zonas costeras, especialmente cerca de la costa en áreas densamente pobladas como la región del Mar de Bohai, existe un gran potencial para el uso de sistemas marinos de almacenamiento por bombeo.
7. Lámpara de almacenamiento de energía
El almacenamiento de energía por gravedad no sólo se utiliza en almacenamiento industrial de energía y comerciales, sino que también pretende aprovechar el espacio vital. Aunque disfrutamos de la comodidad de la electricidad, todavía hay más de 1.300 millones de personas en el mundo, alrededor del 18% de la población, que no tienen acceso a la electricidad, y la mayoría sólo puede recurrir al queroseno para alumbrarse. Alguien utilizó un sistema de almacenamiento de energía por gravedad e inventó una lámpara gravitatoria, que puede almacenar energía con sólo un ladrillo.
La lámpara de gravedad cuelga de una bolsa llena de piedras y arena, y es arrastrada hacia abajo por la gravedad para impulsar el dispositivo y generar electricidad. Si cae durante 3 segundos, puede producir 25 minutos de luz. Este proyecto se sigue probando en 25 regiones de todo el mundo. Su comercialización está a la vuelta de la esquina.
8. Almacenamiento de energía mediante bombeo de agua
El almacenamiento hidráulico por bombeo es un método antiguo y común de almacenamiento de energía, y el objeto pesado utilizado es el agua natural. Mediante la conversión mutua de la energía potencial del agua y la energía eléctrica, se lleva a cabo el almacenamiento y la conversión de energía.
Tiene gran capacidad de almacenamiento (100-3000MW), alto rendimiento (65-85%), larga vida útil (40-60 años), y el ciclo de almacenamiento de energía no se ve afectado por las limitaciones y otras ventajas. En 1882, Suiza construyó la primera central de acumulación por bombeo del mundo. En el futuro, la capacidad instalada de centrales hidroeléctricas de bombeo seguirá creciendo en todo el mundo.
Sin embargo, problemas como la selección del emplazamiento, el desequilibrio entre insumos y productos y los engorrosos procedimientos de aprobación han cobrado importancia, restringiendo gravemente el desarrollo de las centrales de acumulación por bombeo.
9. Resumen
El almacenamiento de energía por gravedad es un tipo de almacenamiento de energía a largo plazo. El potencial de desarrollo futuro de esta tecnología de almacenamiento de energía más duradera y a mayor escala es inconmensurable. Estas tecnologías de almacenamiento de energía aparentemente novedosas pueden cambiar realmente la almacenamiento mundial de energía en un futuro próximo. Como advierte la política de almacenamiento de energía recientemente publicada: sin almacenamiento de energía a largo plazo, no se alcanzará la neutralidad de carbono.
+86 - 18925002618
