[Перевод] Могут ли эти 35-тонные блоки решить гигантскую проблему с возобновляемыми источниками энергии?

sstqjcly91vrfu2om0phull__ng.jpeg

Компании Energy Vault и Idealab анонсировали коммерческую доступность их «новаторского» решения и планируют в реальности на полных мощностях организовать реализацию своего энерго-стартапа совместно с индийским энергетическим гигантом Tata и мексиканской строительной компании CEMEX.

— Что за разработку они реализуют?

— «Умные» гравитационные башни. Это такие комплексы мега-кранов (высота 120 метров или 393 фута, по шесть стрел на башне) + 35-тонные бетонные блоки (много) + ПО для управления перемещением блоков и компоненты системы генерации электроэнергии.

— То есть, строим высокий небоскреб из блоков, а в центре несколько кранов, а потом специальное ПО играет в «энерго-тетрис», двигая блоки вверх и вниз, генерируя или тратя энергию? Они точно видели это в часах-кукушке.

— Только тут еще сохраняем энергию на долгий срок, а ветряки или солнечные станции рядом будут помогать на этапах поднятия блоков для минимизации энергозатрат. КПД обещают до 80–90%, а общую мощность (полную емкость хранения в данном случае) как у средних ГЭС (10–35 МВт-час), однако, шесть моторов в кранах не смогут столько выдать одномоментно, 5 МВт выходная мощность заявлена, но это в теории. Все зависит от алгоритмов специального ПО и современных энерго-генерационных комплексов.

Первые гравитационные электростанции планируют построить и запустить в работу к началу 2019 года.
ksfo3pxjccbhsrkfnhrmnvqdivg.jpeg

Во многих странах сейчас дешевле построить новую солнечную или ветряную энерго-ферму, чем использовать старый угольный завод. Но когда солнце скрыто облаками, а ветер в режиме «штиль», то такая возобновляемая электроэнергия все еще может быть довольно дорогой для хранения, хотя стоимость батарей и падает с каждым годом. Оказывается, если бы сейчас весь мир перешел на 100% возобновляемую электроэнергию, то всем пришлось бы платить большие счета за электричество.

_7f-n8znwwplzjmphp1zifbuzki.jpeg

Новое решение, использующее базовую физику, поможет уменьшить стоимость хранения энергии вдвое, экономя в общем до 80% на затраты по сравнению с общей продолжительностью цикла использования возобновляемых систем. Такая синергия позволяет возобновляемым источникам энергии быть дешевле, чем при утилизировании простого ископаемого топлива, используя такие системы полный рабочий день, каждый день в году, практически в любой местности.

«Наша разработка впервые позволит миру достичь нового этапа в энергетике», — говорит Роберт Пикони, генеральный директор и соучредитель Energy Vault, стартапа, который разработал новую систему.

Tata Power, гигантская индийская электрическая компания, станет их первым клиентом.

Компания Energy Vault, базирующаяся в Калифорнии и Швейцарии, была вдохновлена в своей разработке концепцией работы связки плотин и ГЭС — когда спрос на энергию низкий, то воду используют как источник хранения энергии, накачивая объем плотины, а затем при необходимости производят энергию из такого запаса, используя турбины ГЭС. Такая энерго система работает только в местах, где плотины могут быть физически построены, но ведь сами плотины также наносят вред существующим экосистемам и природе, влияют на миграцию населения и могут принести большие бедствия в случае аварии.

Как и плотины, новое решение — это большая массивная башня, примерно высотой с 35-этажное здание. Но в сооружении не требуется наличия больших объемов воды, как энергопроводника.

Если ветряки или солнечная ферма вырабатывают больше энергии, чем нужно потребителям в текущий момент, то автоматический кран может эту энергию использовать для подъема гигантского блока весом 35 метрических тонн, причем поднять можно такой блок вплоть до верхней части башни.

3ffa17tkk5-jufjf4rg9fxwvk7o.jpeg

«Когда наша башня сложена полностью, это все колоссальная потенциальная энергия», — говорит Пикони.

Когда потребители начинают нуждается в дополнительной мощности, то кран автоматически начинает опускать блоки, используя кинетическую энергию для зарядки генератора и далее отдачи в энергосеть выработанной энергии.

nkfky9j_rde5iyhtpmwewfa6utm.png

Все действия по работе с гигантскими блоками происходят достаточно быстро.

«У нас может быть миллисекундное время отклика», — говорит Пикони.

cjk2bjf6_mnsrhempkj0ec--o6w.png

Система управления с помощью специального программного обеспечения принимает данные от энергосети, обрабатывает их с минимальное задержкой, чтобы максимально корректно выдать команды для автоматического управления кранами, которые точно и по заданному алгоритму поднимают и опускают гигантские блоки, принимая во внимание внешние погодные условия, ветер, дождь и температуру. Краны опускают блоки точно на нужной контролируемой скорости, необходимой для непрерывного обеспечения и генерации электричества.

wpfh0ol6r0dj4lfdzjfdzdgz39a.jpeg

Это дешевле, чем строительство гигантских литий-ионных батарей, таких как огромные батареи, которые Tesla установила в Австралии и других странах. Частично это связано с тем, что блоки могут быть изготовлены из цемента, который обычно утилизируется.

«Эти материалы, которые мы используем для блоков, на самом деле являются материалами, которые Вам нужно отправить на свалку», — говорит Пикони.

Состав блока:
— переработанная каменная и бетонная смесь;
— стальная опорная плита и высокопрочный бетон.
di_sy6p8k5cvm5p9pqzmtqkz9ow.png

Например, в Калифорнии строительная площадка с бетонным мусором должна заплатить целых 55 долларов за кубический ярд, чтобы избавиться от нее. В отличие от литиевых батарей, для создания системы не требуется специализированная многомиллионная фабрика. Автономный кран поступает от другого производителя. При добыче лития также использует огромное количество воды и есть риск токсичных утечек.

yyyeuiy9zz5hsguec5esxj_oona.jpeg

В маленьком городке недалеко от своей штаб-квартиры в Швейцарии, компания Energy Vault построила небольшой прототип устройства — 72 фута в высоту, вместо полноценных проектных 393 футов (120 метров).

Прототип разработки и пункт управления с ПО (в пять раз меньше реального — 22 метра (72 фута) высотой):


Данная система также может работать в небольших масштабах, но компания ориентирована на крупных игроков на рынке энергоресурсов.

Компания Energy Vault начинает реализовывать свои первые заказы для клиентов по всему миру. Ведутся также переговоры с некоторыми клиентами, которые рассматривают возможность строительства огромных новых дамб.

«Мы можем сэкономить им четверть стоимости без экологических проблем и дать то, что обеспечит району развертывания системы больше возможностей для производительности», — говорит Пикони.

Решение может быстро расширяться.

«Нам не нужно полагаться на производство или крупные инвестиции», — говорит Пикони.

Это необходимый шаг, поскольку все больше государств и стран стремятся к 100% возобновляемой электроэнергии.

9yveaeobkh9jpgk6k4gqp7q5f8y.jpeg

Интересно, что аналогичную технологию тестируют в Германии и Британии, но вместо высотных кранов там планируют использовать заброшенные угольные шахты.

© Habrahabr.ru