90-метровый гравитационный "аккумулятор" решит проблемы альтернативной энергетики

Инженеры придумали оригинальный способ надёжно запасать энергию и выдавать её по первому требованию. Им понадобились бетонные блоки и кран высотой 87 метров. Ожидается, что новинка сможет решить давнюю проблему альтернативных источников энергии: компенсировать их нестабильность.

Сжигание ископаемого топлива ведёт к выбросам углекислого газа, а значит, к парниковому эффекту. Выбрасываются в атмосферу и другие вещества, опасные для экологии и здоровья людей. Кроме того, запасы любого ископаемого топлива рано или поздно закончатся. Поэтому возобновляемые источники энергии (порой весьма экзотические) – тема, которая сегодня у всех на устах.

Что же мешает человечеству полноценно использовать экологически чистую энергию ветра, солнца и так далее? Ещё 10–15 лет назад ответ был однозначен: солнечные батареи, ветряки и другие устройства для альтернативной генерации неэффективны, они не отрабатывают даже энергии, вложенной в их производство. Но сегодня, по данным Европейского банка реконструкции и развития, в некоторых странах "альтернативное" электричество по себестоимости уже сравнялось с обычным.

На этом этапе в полный рост встаёт другая проблема. Генератор должен вырабатывать столько энергии, сколько требуется прямо сейчас. Если выдать меньше, потребители останутся без электричества, а если больше, то излишек придётся потратить вхолостую. При этом запросы потребителей сильно зависят от времени суток (но даже в самую глухую ночь не равны нулю).

На тепловых, атомных и гидроэлектростанциях используются специальные системы, регулирующие выходную мощность. Однако трудно было бы заставить солнце светить ночью, а ветер дуть когда и как надо. Силы природы не склонны учитывать контрактные обязательства энергокомпаний.

Напрашивается выход: когда генерация идёт полным ходом (в солнечную или ветреную погоду), избыток энергии нужно каким-то образом запасать в хранилищах. Когда же генерация ниже потребностей (например, в штиль или после заката), можно возмещать недостаток из этих запасов.

Проблема здесь в технологиях хранения энергии. Хотя во многих лабораториях мира разрабатываются новые аккумуляторы, есть острый дефицит надёжных и долговечных систем, способных запасти несколько мегаватт-часов.

Фирма Energy Vault предложила своё решение. Как сообщает издание New Atlas, инженеры компании недавно запустили демонстрационную систему, которая делает такие запасы в виде потенциальной энергии тяжёлых грузов, поднятых высоко над землёй.

Как известно из школьного курса физики, яблоко, висящее на ветке, обладает потенциальной энергией. В процессе падения она переходит в кинетическую (энергию движения), что, согласно легенде, однажды испытал на себе великий физик. Именно эта энергия, по сути, собирается на гидроэлектростанциях: вода, падающая с большой высоты, вращает турбину генератора.

Конструкция, созданная в Energy Vault, представляет собой кран с несколькими стрелами. Он строит "башню" из поставленных друг на друга массивных бетонных блоков. Как сообщает ресурс TechCrunch, общая высота сооружения может достигать 87 метров (около 29 этажей), а общее количество блоков – пяти тысяч. Их суммарная масса составляет около 35 тонн.

Поднимая груз и укладывая его в "башню", система тратит передаваемую ей электроэнергию. Когда требуется поделиться запасами, кран просто позволяет такому блоку опуститься на землю. Тяжесть груза приводит в движение трос, тот вращает вал генератора и тем самым вырабатывает электричество.

Потери энергии во время зарядки и разрядки такой "батарейки" не превышают 10%. При этом, в отличие от традиционного аккумулятора, детищу Energy Vault не свойственно самопроизвольно разряжаться с течением времени и постепенно терять ёмкость.

Всего такая конструкция способна запасти 35 мегаватт-часов и развить пиковую мощность в четыре мегаватта. При этом систему нельзя назвать медлительной: пиковая мощность развивается уже через три секунды после включения.

Ещё одним достоинством устройства является его долговечность. Оно рассчитано на 30–40 лет работы (приятный контраст с аккумуляторами бытовой электроники, выходящими из строя через несколько лет).

"Изюминкой" системы является программное обеспечение, позволяющее хранилищу энергии быстро и гибко подстраиваться под текущую мощность источника энергии и запросы потребителей.

Разумеется, система не лишена недостатков. Например, у экологов вызывает вопросы использование бетонных блоков. Производство этого материала – одно из самых экологически вредных, так что ещё вопрос, принесёт ли такое новшество пользу окружающей среде.

Представители компании отвечают на это, что готовы делать грузы из строительного мусора, обеспечивая таким образом его утилизацию. Не исключено использование и более экологичных материалов, чем традиционный бетон.

Стоимость системы для покупателя составит 7–8 миллионов долларов США, что не так много для масштабных энергетических проектов.

Компания уже получила несколько заказов на строительство таких необычных хранилищ энергии. Первая коммерческая конструкция будет сооружена в Индии для фирмы Tata Power Company Limited и должна вступить в строй в 2019 году.

Компания ожидает, что в течение ближайших двух лет будут построены установки суммарной мощностью от 500 до 1000 мегаватт-часов.

"У нас есть клиенты на каждом континенте, готовые строить эти подразделения", – заявляет Роберт Пикони (Robert Piconi), исполнительный директор Energy Vault.