Могут ли гравитационные батареи стать ответом на обезуглероживание?
По мере того, как операции с возобновляемыми источниками энергии продолжают расширяться по всему миру, правительства и энергетические компании стремятся развивать аккумуляторные батареи, чтобы обеспечить людям доступ к чистой энергии круглосуточно и в ночное время. Несогласованность многих возобновляемых источников энергии сделала потребность в аккумуляторных батареях большей, чем когда-либо, что стимулировало огромные инвестиции в новые аккумуляторные технологии по всему миру. Теперь гравитационные батареи могут помочь нам использовать энергию ветра и солнечных ферм, даже когда не дует ветер и не светит солнце.
Батареи с гравитационным питанием работают, используя энергию проектов по возобновляемым источникам энергии, чтобы поднять тяжелый вес в воздух или на вершину глубокого колодца. Когда требуется электроэнергия, для снижения веса используются лебедки, производящие электричество за счет движения кабелей . Это означает, что энергия от возобновляемых источников энергии, которые не могут производить постоянную энергию, таких как ветряные и солнечные фермы, может храниться в качестве альтернативы традиционным батареям для использования во время пикового спроса.
Эти механические батареи основаны на концепции гидроаккумулирующих гидроэлектростанций, в которых используются плотины для перекачивания воды вверх и вниз по склону для производства электроэнергии по мере необходимости. Многие из этих проектов уже находятся в стадии реализации, и Великобритания видит потенциал 700 гидроэлектростанций, которые могут обеспечить до 7 ГВт накопления энергии. Поэтому неудивительно, что инженеры были вдохновлены адаптировать эту идею к аккумуляторным батареям.
Но отличаются ли батареи с гравитационным питанием от литий-ионных? Литий -ионные аккумуляторы, в настоящее время лидер рынка, состоят из анода, катода, сепаратора, электролита и двух токосъемников (положительного и отрицательного). Анод и катод хранят литий. Электролит переносит положительно заряженные ионы лития от анода к катоду и обратно через сепаратор. Движение ионов лития создает свободные электроны в аноде, которые создают заряд на коллекторе положительного тока. Затем электрический ток течет от токосъемника через питаемое устройство, такое как портативный компьютер, к отрицательному токосъемнику. Сепаратор блокирует поток электронов внутри аккумулятора. Когда батарея разряжается и подает электрический ток, анод выпускает ионы лития к катоду, вызывая поток электронов от одного конца к другому. При подключении устройства происходит обратное: с катода высвобождаются литий-ионы, а с анода поступают.
Чтобы продолжать производить достаточное количество литий-ионных аккумуляторов для питания наших электрических устройств и способствовать переходу к «зеленому» миру, миру потребуется резко расширить операции по добыче лития, чтобы обеспечить достаточное количество металла для производства этих аккумуляторов. Гравитационные батареи, с другой стороны, представляют собой механические инструменты, которые можно использовать многократно при простом ремонте со сроком службы около 50 лет. Асмае Беррада, специалист по хранению энергии в Международном университете Рабата в Марокко, объясняет: «Литий-ионные элементы деградируют, а это означает, что их емкость со временем непоправимо уменьшается».
В дополнение к более длительному сроку службы, исследования Berrada показывают, что стоимость жизни литиевых батарей может быть вдвое выше, чем у механических альтернатив. Аккумуляторы с гравитационным питанием также могут снизить нашу зависимость от минералов и металлов, необходимых для производства химических элементов аккумуляторов, что снизит нагрузку на окружающую среду.
Некоторые проекты уже находятся в стадии реализации, чтобы экспериментировать с батареями с гравитационным питанием. В Великобритании компания Gravitricity провела испытания прототипа гравитационной батареи в порту Лейт в Эдинбурге. Компания использовала 15-метровую стальную башню для подъема двух 25-тонных грузов на стальных тросах с использованием солнечной энергии. Когда требуется мощность, вес снижается, что позволяет использовать двигатели в качестве генераторов для производства электроэнергии. Джилл Макферсон, старший инженер по испытаниям и моделированию, сказала, что испытание прошло успешно: «Демонстратор имел выходную мощность 250 кВт, чего было достаточно для поддержки около 750 домов, хотя и в течение очень короткого времени. Но он подтвердил, что мы можем обеспечить полную мощность менее чем за секунду, что бесценно для операторов, которым необходимо балансировать сеть каждую секунду. Он также может дозировать большие количества медленнее, поэтому он очень гибкий».
Однако, несмотря на недавние разработки в отрасли, компании сталкиваются с множеством проблем при масштабном расширении этой технологии. Несколько компаний сделали смелые заявления о потенциале своих батарей с гравитационным питанием: Gravtricity заявила, что может снабжать электроэнергией около 63 000 домов в час от своей станции мощностью 20 МВт, в то время как GravitySoilBatteries полагает, что может обеспечить до 30 000 кВтч хранения с эффективностью системы 85%. Однако эти достижения еще предстоит увидеть и могут быть просто несбыточной мечтой.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикации новых статей из журнала «Экономические сценарии».
Статья Могут ли гравитационные батареи стать ответом на обезуглероживание? исходит из экономических сценариев .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/le-batterie-gravitazionali-possono-essere-la-risposta-alla-decarbonizzazione/ в Wed, 22 Feb 2023 07:00:50 +0000.