Гравитационо складиштење енергије: Анализа и поређење са тренутним главним складиштем енергије
Последњих година повећана је потражња за одрживим и обновљивим изворима енергије. Изазов повезан са обновљивом енергијом је, међутим, интермитентност генерисане енергије, што оставља проблеме балансирања мреже и потражње. Системи за складиштење енергије играју кључну улогу у решавању ових изазова и стабилизацији мреже. Такви системи би могли да складиште вишак енергије који се генерише током невршних сати за коришћење током вршне потражње, помажући да се усклади понуда са потражњом. Већ постоје различити системи за складиштење енергије, сваки са предностима и недостацима. Једна таква технологија у настајању је складиштење енергије гравитације. Овај есеј настоји да пружи дубинску анализу и поређење складиштења енергије гравитације са главним системима за складиштење енергије.
Позадина
Технологија складиштења енергије гравитације није нова. Почетком 20. века пумпана хидроелектрична енергија је коришћена за складиштење енергије у индустријском обиму. Ова технологија је укључивала пумпање воде са ниже на већу надморску висину, а када је била потребна енергија, ослобађање воде за окретање турбине и стварање електричне енергије. Иако ова технологија постоји и данас, она захтева географске карактеристике које омогућавају изградњу великих, стабилних водених површина за складиштење потребне количине воде. Међутим, складиштење енергије гравитације је иновативна варијација ове технологије. Уместо да користи воду за складиштење енергије, складиштење енергије гравитације користи блокове композитног материјала.
Принцип складиштења енергије гравитације
Принцип који стоји иза складиштења енергије гравитације укључује подизање блокова композитног материјала помоћу електричног (соларног) мотора. Наслагани блокови тада акумулирају потенцијалну енергију. Када блокови падну, енергија се прикупља и дистрибуира за употребу. Систем је способан да складишти енергију у трајању од 2 – 12 сати или више. Блок композитног материјала укључује технологију међусобног закључавања тако да блокови могу бити распоређени хоризонтално или вертикално. Када мотор ротира бубањ, хоризонтални блокови се подижу кроз механизам за блокирање. Вертикални блокови су опремљени осовином вретена коју покреће ротациони мотор, што доводи до подизања блока.
Предности складиштења енергије гравитације
1. Флексибилност у величини и капацитету снаге
Гравитационо складиштење енергије је скалабилно, што омогућава да се конструише у различитим величинама и капацитетима који могу да задовоље различите енергетске захтеве. Чак и мала јединица као што је систем за складиштење у дворишту може да обезбеди поуздано напајање за домове и предузећа.
2. Исплативост
Процес производње блокова композитних материјала, потребних за систем складиштења, релативно је јефтин и еколошки прихватљив у поређењу са другим системима за складиштење енергије. Технологија показује низак ниво трошкова одржавања, што повећава ефикасност и дуговечност система за складиштење.
3. Ефикасност и поузданост
Гравитационо складиштење енергије обезбеђује висок ниво ефикасности, што је погодно за балансирање мреже обновљивих извора енергије. Такође, систем за складиштење обезбеђује поуздано снабдевање енергијом јер се технологија не ослања на спољне факторе као што су температура или географија – за разлику од соларне енергије и енергије ветра.
Ограничења и изазови складиштења енергије гравитације
1. Ограничење локације
Применљива локација складиштења гравитационе енергије ограничена је на раван терен како би се обезбедила ефективна искоришћена гравитациона енергија. Изградња локација са благим нагибом такође може ограничити могућности складиштења енергије.
2. Величина и капацитет снаге
Иако је скалабилан, капацитет складиштења гравитационе енергије је ограничен у поређењу са другим системима за складиштење енергије. Ово ограничење значи да може бити неприкладно за велике производне индустрије са високом потражњом за енергијом.
3. Утицај на животну средину
Ископавање, изградња и одржавање система за складиштење могу представљати ризик за животну средину, што треба узети у обзир када се користи гравитационо складиштење енергије.
Поређење са другим системима за складиштење енергије
1. Пумпана хидроелектрична енергија
Гравитационо складиштење енергије дели одређене карактеристике са пумпаном хидроелектрицом, али складиштење гравитационе енергије је мање ограничено у локацији и изградњи, са нижим трошковима и ризицима изградње. Поред тога, пумпање воде у горњи резервоар у пумпаној хидроелектрани укључује коришћење обновљивих извора, који могу бити ограничени у доступности.
2. Литијум-јонске батерије
Литијум-јонске батерије пружају висок енергетски капацитет који може дуго да складишти. Међутим, ове батерије имају проблема са одржавањем и користе ограничене материјале који се могу рециклирати. Гравитационо складиштење енергије, с друге стране, користи еколошки прихватљиве композитне материјале који захтевају минимално одржавање.
3. Замашњаци
Замашњаци складиште енергију кроз масу која се окреће, али ови системи су ограничени у капацитету у поређењу са складиштењем енергије гравитације. Замашњаци такође нису идеални за дуже складиштење енергије преко 2 сата.
Гравитационо складиштење енергије је флексибилан и скалабилан систем за складиштење енергије са неколико предности које могу решити проблеме снабдевања обновљивим изворима енергије. Када се размишља о постављању система за складиштење енергије на различитим локацијама, конструкција, ефикасност, цена и поузданост треба да буду одлучујући фактор. Иако ова технологија може имати своја ограничења и изазове, она предлаже потенцијал за складиштење одрживе и обновљиве енергије од користи како кућама тако и индустријама.