Гравітаційні накопичувачі енергії - це один з видів тривале зберігання енергії. Майбутній потенціал розвитку цієї довготривалої та масштабної технології зберігання енергії є незмірним.
</img
1. Накопичувачі енергії для кранів
У безкрайній пустелі стоїть 70-метровий кран. Шість механічних стріл підвішують близько 30 тонн цегли, які повільно падають з висоти донизу. Цеглини складаються з шахтних хвостів, вугільного попелу та інших відходів. Це перший прототип гравітаційного сховища енергії, розташований в Арбедо-Кастіоне, Швейцарія, і є чудовою ініціативою Energy Valut.
У 2022 році компанія EV перейде від високих веж до 20-поверхових бегемотів-модульних будівель (EVRC). Ця кришталева фортеця, побудована як будівельні блоки, контролює вхід і вихід електроенергії за допомогою механізованого процесу "підйому" і "спуску", а також системи енергоменеджменту для зберігання і відпуску електроенергії.
2. Накопичувачі енергії в ліфтах
Минулого року вчені з Міжнародного інституту прикладного аналізу в Австрії запропонували поняття "ліфт" технології зберігання енергії (LEST). Ліфтове сховище енергії, як правило, має 2 взаємопов'язані місця зберігання, одне в основі висотної будівлі, а друге - у верхній частині будівлі. Енергія збирається, коли ліфт опускається вниз, і вивільняється, коли ліфт піднімається вгору.
Взагалі кажучи, чим важчий об'єкт, що перевозиться ліфтом, тим більша гравітаційна потенційна енергія і тим більше перетворюється електричної енергії. Тому деякі важкі предмети потрібно зберігати в ліфті.
Хтось скаже, що це занадто клопітно: по-перше, важкі предмети займатимуть час і простір людей, а по-друге, ліфту потрібно буде виконувати низку робіт із затягування і витягування, що просто нездійсненно.
Насправді це не так. Система зберігання енергії в елеваторі дуже розумна. Вона визначає щоденне використання ліфта. Коли ліфт використовується рідше, або в період "вікна", перевозяться важкі предмети, і обладнаний робот-причіп також відповідатиме за підйом важких предметів. Важкі предмети зазвичай зберігаються у віддалених місцях.
3. Акумуляція шахтної енергії
У лютому цього року та сама австрійська команда, про яку йшлося вище, запропонувала підземний гравітаційна система зберігання енергії (UGES) на базі шахт. Коли ціни на електроенергію високі, пісок можна засипати в підземні шахти для виробництва електроенергії. Коли ціни на електроенергію низькі, пісок з шахт вивозять для зберігання енергії.
Підземна гравітаційна система зберігання енергії - це ціле, що складається з шахт, електродвигунів, генераторів, верхніх і нижніх точок зберігання та гірничодобувного обладнання. Генераторні установки по обидва боки шахти рухають кожен ліфт вгору і вниз, виробляючи електроенергію на шляху вниз і використовуючи частину енергії на зворотному шляху вгору.
Для максимальної ефективності ліфт завантажує пісок на поверхні, забирає його на дні шахти і повертається порожнім. Ліфти також повертають частину піску на поверхню, коли в мережі з'являється надлишок енергії.
Загалом, чим глибша, ширша і більша шахта, тим більший потенціал накопичення енергії і більше доступної потужності.
4. Накопичення енергії на залізниці
У квітні 2016 року американська енергетична компанія Advanced Rail Energy Storage (ARES) виграла проект на суму $55 мільйонів доларів від Бюро землеустрою штату Невада щодо використання залізничних локомотивів для зберігання енергії.
Компанія побудувала шестимильну ділянку залізничної колії в гору, укомплектовану важкими локомотивами, виготовленими з міцного машинного бетону, кожен з яких важить близько 4300 тонн і здатний розвивати максимальну швидкість 16 миль на годину. Під час зберігання електроенергії залишок електроенергії використовується для штовхання локомотива до "станції" на вершині схилу, і електрична енергія зберігається як гравітаційна потенційна енергія; під час виробництва електроенергії локомотив відпускається вниз, і гравітаційна потенційна енергія перетворюється на електричну енергію, щоб почати виробляти електроенергію.
За оцінками, вартість конфігурації цієї системи становить близько 60% вартості насосної гідроелектростанції з еквівалентною продуктивністю, а термін її служби - 40 років. Компанія також повідомила, що ефективність перетворення системи досягає 86%.
5. Акумулятори енергії для канатних доріг
Здалеку "канатна дорога" виглядає як гірська канатна дорога. Вперше рішення для зберігання енергії на канатній дорозі було запропоновано у 2019 році і складається з крутих схилів, кранів, контейнерів для зберігання (відходів, піску та гравію), кабелів тощо.
Принцип зберігання електроенергії подібний до принципу "залізничного накопичувача енергії". При зберіганні електроенергії залишок електроенергії використовується для приведення в дію двигуна, щоб перемістити канатну дорогу, наповнену піском і гравієм, з підніжжя схилу гори на вершину гори, а електрична енергія перетворюється на гравітаційну потенційну енергію.
Під час виробництва електроенергії канатна дорога опускається з вершини схилу пагорба вниз, і потенційна енергія перетворюється на електричну.
Крім того, його також можна поєднувати з гідроенергією для заповнення контейнера водою в періоди пікового споживання електроенергії, що дозволяє досягти довгострокового зберігання енергії та безперервно зберігати енергію протягом декількох місяців. Відкриті дані показують, що ємність зберігання енергії може досягати 0,5-20 МВт-год, а потужність генерації електроенергії становить 500~5000 кВт.
6. Глибоководні сховища енергії
У 2016 році нова океанічна гідроакумулююча система, розроблена німецьким Інститутом вітроенергетики та енергосистемних технологій ім. Фраунгофера (IWES), провела свої перші випробування на Боденському озері на кордоні з Німеччиною.
Принцип роботи: порожниста сфера діаметром 30 метрів, товщиною стінок 2,7 метра і ємністю 12 000 кубометрів розміщується на морському дні і використовує морську воду під високим тиском у морських глибинах для зберігання енергії.
Під час зберігання енергії морська вода викачується зі сфери електричним насосом. Під час виробництва електроенергії морська вода під високим тиском надходить з труби в порожнисту сферу, приводячи в рух турбіну, яка виробляє електроенергію.
Тоді дослідники розпочали чотиритижневі глибоководні випробування в Боденському озері. Результати експерименту показують, що при однаковому збільшенні об'єму ємність зберігання енергії лінійно зростає з глибиною. На глибині 700 метрів ємність морської системи зберігання енергії діаметром 30 метрів становить приблизно 20 МВт-год.
У прибережних районах, особливо поблизу узбережжя в густонаселених районах, таких як регіон Бохайського моря, існує великий потенціал для використання морських гідроакумулюючих систем.
7. Лампа для зберігання енергії
Гравітаційні накопичувачі енергії використовуються не тільки в промислове зберігання енергії та комерційних сферах, але також спрямована на використання житлового простору. У той час як ми насолоджуємося зручністю електрики, у світі все ще існує понад 1,3 мільярда людей, близько 18% населення, які не мають доступу до електрики, і більшість з них можуть покладатися лише на гас для освітлення. Хтось використав гравітаційну систему зберігання енергії і винайшов гравітаційну лампу, яка може зберігати енергію лише за допомогою цегли.
Гравітаційна лампа підвішує мішок, наповнений камінням і піском, і під дією сили тяжіння тягнеться донизу, змушуючи пристрій генерувати електроенергію. Якщо вона падає протягом 3 секунд, то може виробляти світло протягом 25 хвилин. Цей проект все ще випробовується у 25 регіонах по всьому світу. Комерціалізація вже не за горами.
8. Акумуляція енергії перекачуваної води
Гідроакумулюючі електростанції є давнім і поширеним методом зберігання енергії, а важким об'єктом, що використовується, є природна вода. Завдяки взаємному перетворенню потенційної енергії води та електричної енергії відбувається накопичення та перетворення енергії.
Вона має велику потужність зберігання (100-3000 МВт), високу ефективність (65-85%), тривалий термін служби (40-60 років), на цикл зберігання енергії не впливають обмеження та інші переваги. У 1882 році в Швейцарії була побудована перша в світі гідроакумулююча електростанція. У майбутньому встановлена потужність гідроакумулюючих станцій буде продовжувати зростати у всьому світі.
Однак такі проблеми, як вибір майданчика, дисбаланс між споживанням і виробництвом та громіздкі процедури погодження, стали помітними, що суттєво обмежує розвиток гідроакумулюючих електростанцій.
9. Підсумок
Гравітаційне зберігання енергії - це тип довгострокового зберігання енергії. Майбутній потенціал розвитку цієї довготривалої та масштабної технології зберігання енергії є незмірним. Ці, здавалося б, нові технології зберігання енергії можуть по-справжньому змінити глобальне зберігання енергії у найближчому майбутньому. Як попереджає нещодавно оприлюднена політика щодо зберігання енергії: без довгострокового зберігання енергії вуглецевої нейтральності досягти не вдасться.
+86 - 18925002618
