С бързото намаляване на разходите за производство на енергия от възобновяеми източници, като например вятърна и слънчева енергия, нараства необходимостта от технологии за съхранение на енергия, за да се гарантира, че търсенето и предлагането на електроенергия се балансират правилно. Изследователите от International Institute of Applied Systems Analysis (IIASA) са предложили нова концепция за съхранение на енергия, която може да превърне високите сгради в батерии, за да се подобри качеството на електроенергията в градски условия.
През последните няколко години капацитетът на света за производство на електроенергия от слънчеви панели, вятърни турбини и други технологии за възобновяеми енергийни източници непрекъснато нараства, а до 2026 г. се очаква световният капацитет за производство на електроенергия от възобновяеми енергийни източници да нарасне още повече – с над 60 % спрямо нивата от 2020 г.. Това се равнява на сегашния общ световен капацитет за производство на електроенергия от изкопаеми горива и ядрена енергия, взети заедно. Според Международната енергийна агенция възобновяемите енергийни източници ще осигурят почти 95 % от увеличението на световния енергиен капацитет до 2026 г., като само фотоволтаичните мощности ще осигурят повече от половината. Преходът към общество с ниски или нулеви емисии на въглероден диоксид обаче изисква иновативни решения и различен от традиционните енергийни системи начин на съхранение и потребление на енергия.
В своето проучване, публикувано в списание Energy, изследователите от IIASA предлагат ново решение за съхранение на енергия чрез гравитация, което използва асансьори и празни апартаменти във високи сгради за съхранение на енергия. Тази оригинална идея, която авторите наричат Lift Energy Storage Technology (LEST), съхранява енергия чрез повдигане на контейнери с мокър пясък или други материали с висока плътност, които се транспортират дистанционно в и от асансьор с автономни устройства за ремаркета. LEST е интересен вариант, тъй като асансьорите вече са инсталирани във високите сгради, което означава, че не е необходима допълнителна инвестиция или заемане на пространство, а по-скоро използване на това, което вече е там, по различен начин, за да се създаде допълнителна стойност за енергийната мрежа и собственика на сградата.
„Винаги са ме вълнували теми, свързани с потенциалната енергия, с други думи, генерирането на енергия с промени във височината, като например водната енергия, помпено-акумулиращата енергия, плавателната енергия и съхранението на гравитационна енергия. Концепцията за съхранение на гравитационна енергия напоследък също се радва на значително внимание от страна на научната общност и стартиращите предприятия. Концепцията за LEST ми хрумна, след като прекарах доста време в качване и слизане с асансьор, тъй като наскоро се преместих в апартамент на 14-ия етаж“, обяснява водещият автор Джулиан Хънт, изследовател в изследователската група на IIASA за устойчиви системи за услуги.
Според авторите основното предизвикателство за реализиране на гравитационно решение за съхранение на енергия е цената на енергийния капацитет. Най-важното предимство на LEST е, че капацитетът за захранване вече е инсталиран в асансьори с регенеративни спирачни системи. В света се експлоатират над 18 милиона асансьора и много от тях прекарват значителна част от времето в неподвижно състояние. Идеята е, че когато асансьорите не се използват за превоз на хора, те могат да се използват за съхранение или генериране на електроенергия.
Инсталационните разходи за съхранение на енергия, базирани на LEST са 21-128 USD/kWh.
Същност на проекта LEST
Технологията LEST свързва два обекта за съхранение, единият от които се намира в долната част на висока сграда (долен обект за съхранение), а другият – в горната част на същата сграда (горен обект за съхранение). Енергията се съхранява като потенциална енергия, като контейнерите за съхранение се издигат с помощта на съществуващ асансьор в сградата от долната до горната площадка за съхранение. След това се генерира електроенергия чрез спускане на контейнерите за съхранение от горната към долната площадка за съхранение. Товаренето и разтоварването на контейнерите в асансьора се извършва от автономно ремарке, което изтегля контейнерите от мястото за съхранение (долно или горно), влиза в асансьора, движи се нагоре или надолу, напуска асансьора и депонира контейнера на другото място за съхранение (съответно горно или долно). Автономното ремарке е снабдено с визуални сензори, за да се избегне удряне на хора при влизане или излизане от асансьора и пренасяне на контейнерите из сградата. Хоризонталното потребление на енергия ще зависи от ремаркето, колелата и подовата настилка. Подовата настилка от килими ще увеличи значително хоризонталното потребление на енергия. Системата за съхранение ще записва позицията на контейнерите и ще използва софтуер за оптимизиране на наличния капацитет за съхранение в горната и долната част на склада. Администрацията на сградата може да избере системата да работи само в периоди на ниско търсене на асансьори, за да се сведе до минимум въздействието на работата на системата LEST върху обитателите на сградата. Асансьорната система може да променя скоростта на асансьора в зависимост от изискванията за мощност на съхранението на енергия. Ако изискванията за енергия са високи, асансьорът може да увеличи скоростта си; това обаче ще намали общата ефективност на системата. Kогато асансьорите не се използват, например през нощта, автономните ремаркета могат да напълнят асансьора с контейнери и асансьорът може да се използва за предоставяне на спомагателни услуги на енергийната мрежа чрез непрекъснато вдигане и спускане на маса в зависимост от изискванията на мрежата.
Предизвикателства пред проекта
Както при всяка нова система, все още има няколко детайла, които трябва да бъдат доуточнени, преди системата да бъде внедрена. Това включва намиране на място за съхранение на тежестите, на които разчита системата, в горната част на сградата, когато системата е напълно заредена, и в долната част на сградата, когато системата е разредена. Празните апартаменти или коридори биха могли да бъдат подходящи варианти в това отношение. Друго съображение е носещата способност на тавана на съществуващите сгради, в които се инсталира системата, т.е. общата маса в килограми на квадратен метър, която таванът може да издържи, без да се срути. Възможността за съхраняване на енергия там, където се потребява предимно електроенергия, като например в градовете, обаче ще бъде от голяма полза за енергийната мрежа, а LEST може да осигури достъпни и децентрализирани спомагателни услуги, които на свой ред биха могли да подобрят качеството на електроенергията в градска среда.
За повече информация:
