Le stockage de l'énergie par gravité est un type de stockage d'énergie de longue durée. Le potentiel de développement futur de cette technologie de stockage d'énergie plus durable et à plus grande échelle est incommensurable.
1. Stockage de l'énergie dans les grues
Une grue de 70 mètres se dresse dans le désert sans fin. Six flèches mécaniques suspendent environ 30 tonnes de briques, qui tombent lentement de haut en bas. Les briques sont composées de résidus miniers, de cendres de charbon et d'autres déchets. Il s'agit du premier prototype de stockage d'énergie par gravité situé à Arbedo-Castione, en Suisse, et d'une grande initiative d'Energy Valut.
En 2022, EV Company passera des tours aux bâtiments modulaires de 20 étages (EVRC). Cette forteresse de cristal construite comme des blocs de construction contrôle l'entrée et la sortie de l'électricité grâce au processus mécanisé de "montée" et de "descente" et à un système de gestion de l'énergie qui stocke et libère l'électricité.
2. Stockage de l'énergie dans les ascenseurs
L'année dernière, des scientifiques de l'Institut international d'analyse appliquée en Autriche ont proposé le concept d'"ascenseur" technologies de stockage de l'énergie (LEST). Le stockage d'énergie dans les ascenseurs comporte généralement deux sites de stockage interconnectés, l'un à la base d'un immeuble de grande hauteur et l'autre au sommet de l'immeuble. L'énergie est collectée lorsque l'ascenseur descend et libérée lorsque l'ascenseur monte.
D'une manière générale, plus l'objet transporté par l'ascenseur est lourd, plus l'énergie potentielle gravitationnelle est élevée et plus l'énergie électrique convertie est importante. C'est pourquoi certains objets lourds doivent être stockés dans l'ascenseur.
Certains diront que c'est trop gênant : premièrement, les objets lourds occuperont le temps et l'espace des gens, et deuxièmement, l'ascenseur doit effectuer une série de travaux d'entrée et de sortie, ce qui n'est tout simplement pas faisable.
En fait, ce n'est pas le cas. Le système de stockage d'énergie de l'ascenseur est très intelligent. Il détermine l'utilisation quotidienne de l'ascenseur. Lorsque l'ascenseur est moins utilisé, ou pendant une période de fenêtre, les objets lourds sont transportés, et le robot remorque équipé sera également chargé de ramasser les objets lourds. Les objets lourds sont généralement stockés dans des espaces éloignés.
3. Stockage de l'énergie dans les mines
En février de cette année, la même équipe autrichienne mentionnée plus haut a proposé un projet d'installation d'un système de chauffage souterrain. système de stockage d'énergie par gravité (UGES) à partir de mines. Lorsque les prix de l'électricité sont élevés, il est possible de remplir de sable les mines souterraines pour produire de l'électricité. Lorsque les prix de l'électricité sont bas, le sable peut être extrait de la mine pour stocker de l'énergie.
Le système souterrain de stockage de l'énergie par gravité est un ensemble composé de puits, de moteurs électriques, de générateurs, de points de stockage supérieurs et inférieurs et d'équipements miniers. Les groupes électrogènes situés de part et d'autre du puits font monter et descendre chaque ascenseur, produisant de l'électricité lors de la descente et utilisant une partie de l'énergie lors de la remontée.
Pour une efficacité maximale, l'ascenseur charge le sable à la surface, le retire au fond de la mine et revient vide. Les ascenseurs ramènent également une partie du sable à la surface lorsqu'il y a un excédent d'énergie dans le réseau.
D'une manière générale, plus la mine est profonde, large et grande, plus la capacité de stockage de l'énergie est importante et plus la puissance disponible est élevée.
4. Stockage d'énergie ferroviaire
En avril 2016, l'entreprise énergétique américaine Advanced Rail Energy Storage (ARES) a remporté un projet de $55 millions auprès du Bureau of Land Management du Nevada pour utiliser des locomotives ferroviaires à des fins de stockage d'énergie.
La société a construit un tronçon de six miles de voie ferrée en montée, avec des locomotives lourdement chargées, fabriquées en béton machine solide, pesant chacune environ 4 300 tonnes et capables d'atteindre une vitesse maximale de 16 miles à l'heure. Lors du stockage de l'électricité, l'électricité restante est utilisée pour pousser la locomotive jusqu'à la "station" située en haut de la pente, et l'énergie électrique est stockée sous forme d'énergie potentielle gravitationnelle ; lors de la production d'électricité, la locomotive est libérée en bas de la pente, et l'énergie potentielle gravitationnelle est convertie en énergie électrique pour commencer à produire de l'électricité.
On estime que le coût de configuration de ce système représente environ 60% de celui d'une centrale hydroélectrique à pompage aux performances équivalentes, et que sa durée de vie est de 40 ans. L'entreprise a également indiqué que le rendement de conversion du système atteignait 86%.
5. Stockage de l'énergie dans les téléphériques
De loin, le "stockage d'énergie par téléphérique" ressemble à un téléphérique de montagne. La solution de stockage d'énergie par téléphérique a été proposée pour la première fois en 2019 et se compose de pentes abruptes, de grues, de conteneurs de stockage (déchets, sable et gravier), de câbles, etc.
Le principe du stockage de l'électricité est similaire à celui du "stockage de l'énergie ferroviaire". Lors du stockage de l'électricité, l'électricité restante est utilisée pour faire fonctionner le moteur afin de déplacer le téléphérique rempli de sable et de gravier du bas de la colline jusqu'au sommet de la montagne, et l'énergie électrique est convertie en énergie potentielle gravitationnelle.
Pour produire de l'électricité, le téléphérique est descendu du haut de la colline jusqu'en bas, et l'énergie potentielle est convertie en énergie électrique.
En outre, il peut également être combiné à l'énergie hydraulique pour remplir le conteneur de stockage avec de l'eau pendant les périodes de pointe de la consommation d'énergie, ce qui permet de réaliser un stockage d'énergie à long terme et de stocker de l'énergie en continu pendant plusieurs mois. Les données publiques montrent que la capacité de stockage d'énergie peut atteindre 0,5-20MWh, et la puissance de production d'électricité 500~5000kW.
6. Stockage de l'énergie en eaux profondes
En 2016, le nouveau système de stockage par pompage océanique développé par l'Institut allemand Fraunhofer pour l'énergie éolienne et la technologie des systèmes énergétiques (IWES) a effectué son premier test sur le lac de Constance, à la frontière allemande.
Le principe de fonctionnement est le suivant : une sphère creuse d'un diamètre de 30 mètres, d'une épaisseur de paroi de 2,7 mètres et d'une capacité de stockage de 12 000 mètres cubes est placée sur le fond marin et utilise l'eau de mer à haute pression des grands fonds pour stocker de l'énergie.
Lors du stockage de l'énergie, l'eau de mer est pompée hors de la sphère par une pompe électrique. Lors de la production d'électricité, l'eau de mer à haute pression s'écoule du tuyau dans la sphère creuse, entraînant la turbine pour produire de l'électricité.
À l'époque, les chercheurs ont lancé un test de quatre semaines en eaux profondes dans le lac de Constance. Les résultats expérimentaux montrent qu'à volume égal, la capacité de stockage d'énergie augmente linéairement avec la profondeur. À une profondeur de 700 mètres, la capacité de stockage d'énergie d'un système de stockage d'énergie offshore de 30 mètres de diamètre est d'environ 20 MWh.
Dans les zones côtières, en particulier près des côtes dans les régions densément peuplées telles que la région de la mer de Bohai, il existe un grand potentiel pour l'utilisation de systèmes de pompage-turbinage marins.
7. Lampe à accumulation d'énergie
Le stockage de l'énergie par gravité n'est pas seulement utilisé stockage d'énergie dans l'industrie et commerciaux, mais vise également à exploiter l'espace de vie. Alors que nous apprécions la commodité de l'électricité, plus de 1,3 milliard de personnes dans le monde, soit environ 18% de la population, n'ont pas accès à l'électricité et la plupart d'entre elles ne peuvent compter que sur le kérosène pour s'éclairer. Quelqu'un a utilisé un système de stockage d'énergie par gravité et a inventé une lampe à gravité, qui peut stocker de l'énergie avec une simple brique.
La lampe à gravité suspend un sac rempli de pierres et de sable, et est tirée vers le bas par la gravité pour faire fonctionner l'appareil et produire de l'électricité. S'il tombe pendant 3 secondes, il peut produire 25 minutes de lumière. Ce projet est encore à l'essai dans 25 régions du monde. L'entrée dans la phase de commercialisation est imminente.
8. Stockage d'énergie par pompage
Le pompage-turbinage est une méthode ancienne et courante de stockage de l'énergie, et l'objet lourd utilisé est l'eau naturelle. Grâce à la conversion mutuelle de l'énergie potentielle de l'eau et de l'énergie électrique, le stockage et la conversion de l'énergie sont effectués.
Elle a une grande capacité de stockage (100-3000MW), un rendement élevé (65-85%), une longue durée de vie (40-60 ans), et le cycle de stockage de l'énergie n'est pas affecté par les limitations et d'autres avantages. En 1882, la Suisse a construit la première centrale de pompage-turbinage au monde. À l'avenir, la capacité installée des centrales hydroélectriques à pompage-turbinage continuera de croître dans le monde entier.
Toutefois, des problèmes tels que la sélection des sites, le déséquilibre intrants-extrants et la lourdeur des procédures d'approbation ont pris de l'ampleur, limitant considérablement le développement des centrales électriques à accumulation par pompage.
9. Résumé
Le stockage d'énergie par gravité est un type de stockage d'énergie à long terme. Le potentiel de développement futur de cette technologie de stockage d'énergie plus durable et à plus grande échelle est incommensurable. Ces technologies de stockage de l'énergie, apparemment nouvelles, pourraient véritablement changer le monde de l'énergie. stockage mondial de l'énergie dans un avenir proche. Comme l'indique la politique de stockage de l'énergie récemment publiée, sans stockage de l'énergie à long terme, la neutralité carbone ne sera pas atteinte.
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