L'accumulo di energia per gravità è un tipo di accumulo di energia a lunga durata. Il potenziale di sviluppo futuro di questa tecnologia di accumulo di energia di maggiore durata e su larga scala è incommensurabile.
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1. Accumulo di energia da parte della gru
Una gru di 70 metri si erge nel deserto infinito. Sei bracci meccanici appendono circa 30 tonnellate di mattoni, che cadono lentamente dall'alto verso il basso. I mattoni sono composti da sterili di miniera, ceneri di carbone e altri rifiuti. Questo è il primo prototipo di accumulo di energia per gravità situato ad Arbedo-Castione, in Svizzera, ed è una grande iniziativa di Energy Valut.
Nel 2022, EV Company passerà dalle torri alte ai colossi di 20 piani - edifici modulari (EVRC). Questa fortezza di cristallo costruita come blocchi di edifici controlla l'ingresso e l'uscita dell'elettricità attraverso il processo meccanizzato di "salita" e "discesa" e un sistema di gestione dell'energia per immagazzinare e rilasciare elettricità.
2. Accumulo di energia negli ascensori
L'anno scorso, gli scienziati dell'Istituto Internazionale di Analisi Applicata in Austria hanno proposto il concetto di "ascensore". tecnologie di stoccaggio dell'energia (LEST). L'accumulo di energia negli ascensori prevede generalmente due siti di accumulo interconnessi, uno alla base di un grattacielo e l'altro in cima all'edificio. L'energia viene raccolta quando l'ascensore scende e rilasciata quando sale.
In generale, più pesante è l'oggetto trasportato dall'ascensore, maggiore è l'energia potenziale gravitazionale e maggiore è l'energia elettrica convertita. Pertanto, alcuni oggetti pesanti devono essere immagazzinati nell'ascensore.
Alcuni diranno che si tratta di una soluzione troppo fastidiosa: innanzitutto, gli oggetti pesanti occuperanno il tempo e lo spazio delle persone e, in secondo luogo, l'ascensore deve effettuare una serie di operazioni di trascinamento in entrata e in uscita, il che non è semplicemente fattibile.
In realtà, non è così. Il sistema di accumulo di energia dell'ascensore è molto intelligente. Determina l'utilizzo quotidiano dell'ascensore. Quando l'ascensore è meno utilizzato, o durante un periodo di finestra, vengono trasportati oggetti pesanti, e il robot rimorchio equipaggiato avrà anche il compito di raccogliere gli oggetti pesanti. Gli oggetti pesanti vengono generalmente stoccati in spazi remoti.
3. Accumulo di energia in miniera
Nel febbraio di quest'anno, lo stesso team austriaco citato in precedenza ha proposto un progetto di metropolitana. sistema di accumulo di energia a gravità (UGES) basati sulle miniere. Quando i prezzi dell'elettricità sono alti, la sabbia può essere riempita nelle miniere sotterranee per generare elettricità. Quando i prezzi dell'elettricità sono bassi, , e prelevare la sabbia dalla miniera per immagazzinare energia.
Il sistema sotterraneo di accumulo di energia per gravità è un insieme composto da pozzi, motori elettrici, generatori, punti di stoccaggio superiori e inferiori e attrezzature minerarie. I gruppi elettrogeni situati su entrambi i lati del pozzo muovono ogni ascensore verso l'alto e verso il basso, generando elettricità durante la discesa e utilizzando parte dell'energia durante la risalita.
Per ottenere la massima efficienza, l'ascensore carica la sabbia in superficie, la rimuove in fondo alla miniera e ritorna vuoto. Gli ascensori trasportano anche parte della sabbia in superficie quando c'è un eccesso di energia nella rete.
In generale, quanto più profonda, ampia e grande è la miniera, tanto maggiore è la capacità di accumulo di energia e la potenza disponibile.
4. Accumulo di energia in ambito ferroviario
Nell'aprile 2016, l'azienda energetica americana Advanced Rail Energy Storage (ARES) si è aggiudicata un progetto da $55 milioni dal Nevada Bureau of Land Management per l'utilizzo di locomotive ferroviarie per l'accumulo di energia.
L'azienda costruì un tratto di sei miglia di ferrovia in salita, completo di locomotive pesantemente caricate, realizzate in solido cemento armato, ognuna delle quali pesava circa 4.300 tonnellate ed era in grado di raggiungere una velocità massima di 16 miglia all'ora. Quando si immagazzina elettricità, l'elettricità rimanente viene utilizzata per spingere la locomotiva fino alla "stazione" in cima al pendio, e l'energia elettrica viene immagazzinata come energia potenziale gravitazionale; quando si genera elettricità, la locomotiva viene rilasciata in discesa e l'energia potenziale gravitazionale viene convertita in energia elettrica per iniziare a generare elettricità.
Si stima che il costo di configurazione di questo sistema sia pari a circa 60% di quello di una centrale idroelettrica a pompaggio con prestazioni equivalenti e che la sua vita utile sia di 40 anni. L'azienda ha inoltre rivelato che l'efficienza di conversione del sistema è pari a 86%.
5. Accumulo di energia da parte delle funivie
Da lontano, la "cable car energy storage" sembra una funivia di montagna. La soluzione di stoccaggio dell'energia tramite funivia è stata proposta per la prima volta nel 2019 e consiste in ripidi pendii, gru, contenitori di stoccaggio (rifiuti, sabbia e ghiaia), cavi, ecc.
Il principio dell'immagazzinamento dell'elettricità è simile a quello dell'"immagazzinamento dell'energia ferroviaria". Quando si immagazzina l'elettricità, l'elettricità rimanente viene utilizzata per azionare il motore che sposta la funivia riempita di sabbia e ghiaia dal fondo della collina alla cima della montagna, e l'energia elettrica viene convertita in energia potenziale gravitazionale.
Per la produzione di energia elettrica, la funivia viene fatta scendere dalla cima della collina fino alla base e l'energia potenziale viene convertita in energia elettrica.
Inoltre, può essere combinato con l'energia idroelettrica per riempire d'acqua il contenitore di stoccaggio durante i periodi di picco del consumo di energia, in modo da ottenere un accumulo di energia a lungo termine e immagazzinare continuamente energia per diversi mesi. I dati pubblici mostrano che la capacità di accumulo di energia può raggiungere 0,5-20MWh, mentre la potenza di generazione di energia è di 500~5000kW.
6. Accumulo di energia in mare aperto
Nel 2016, il nuovo sistema di accumulo con pompa oceanica sviluppato dall'Istituto tedesco Fraunhofer per la tecnologia dell'energia eolica e dei sistemi energetici (IWES) ha condotto il suo primo test in acqua sul lago di Costanza, al confine con la Germania.
Il principio di funzionamento è il seguente: una sfera cava con un diametro di 30 metri, uno spessore delle pareti di 2,7 metri e una capacità di stoccaggio di 12.000 metri cubi viene posizionata sul fondale marino e utilizza l'acqua marina ad alta pressione presente nelle profondità marine per immagazzinare energia.
Quando si immagazzina energia, l'acqua di mare viene pompata fuori dalla sfera da una pompa elettrica. Quando si genera elettricità, l'acqua di mare ad alta pressione fluisce dal tubo nella sfera cava, azionando la turbina per generare elettricità.
In quel periodo, i ricercatori hanno avviato un test di quattro settimane in acque profonde nel lago di Costanza. I risultati sperimentali mostrano che, a parità di volume, la capacità di accumulo di energia aumenta linearmente con la profondità. A 700 metri di profondità, la capacità di accumulo di energia di un sistema di accumulo offshore di 30 metri di diametro è di circa 20MWh.
Nelle aree costiere, soprattutto in prossimità della costa in zone densamente popolate come la regione del Mar di Bohai, esiste un grande potenziale per l'utilizzo di sistemi di accumulo marino a pompa.
7. Lampada ad accumulo di energia
L'accumulo di energia per gravità non è utilizzato solo accumulo di energia industriale e commerciale, ma mira anche a sfruttare lo spazio vitale. Anche se godiamo della comodità dell'elettricità, ci sono ancora più di 1,3 miliardi di persone nel mondo, circa il 18% della popolazione, che non hanno accesso all'elettricità e la maggior parte di loro può contare solo sul cherosene per l'illuminazione. Qualcuno ha utilizzato un sistema di accumulo di energia per gravità e ha inventato una lampada a gravità, che può accumulare energia con un semplice mattone.
La lampada a gravità appende un sacchetto riempito di pietre e sabbia, che viene tirato verso il basso dalla gravità per azionare il dispositivo e generare elettricità. Se cade per 3 secondi, può produrre 25 minuti di luce. Questo progetto è ancora in fase di sperimentazione in 25 regioni del mondo. L'entrata in commercio è dietro l'angolo.
8. Accumulo di energia dall'acqua di pompaggio
L'accumulo idroelettrico a pompaggio è un metodo antico e comune di accumulo di energia e l'oggetto pesante utilizzato è l'acqua naturale. Attraverso la conversione reciproca dell'energia potenziale dell'acqua e dell'energia elettrica, si realizza l'accumulo e la conversione dell'energia.
Ha una grande capacità di accumulo (100-3000MW), un'alta efficienza (65-85%), una lunga durata (40-60 anni) e il ciclo di accumulo dell'energia non è influenzato da limitazioni e altri vantaggi. Nel 1882 la Svizzera ha costruito la prima centrale di pompaggio al mondo. In futuro, la capacità installata di stoccaggio idroelettrico con pompaggio continuerà a crescere a livello globale.
Tuttavia, problemi come la selezione del sito, lo squilibrio tra input e output e le procedure di approvazione onerose hanno assunto un ruolo di primo piano, limitando fortemente lo sviluppo delle centrali di pompaggio.
9. Sintesi
L'accumulo di energia per gravità è un tipo di accumulo di energia a lungo termine. Il potenziale di sviluppo futuro di questa tecnologia di accumulo di energia di maggiore durata e su larga scala è incommensurabile. Queste tecnologie di accumulo dell'energia, apparentemente nuove, potrebbero davvero cambiare il mondo. stoccaggio globale dell'energia nel prossimo futuro. Come avverte la politica di stoccaggio dell'energia recentemente pubblicata: senza lo stoccaggio dell'energia a lungo termine, non sarà possibile raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio.
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