Mrakodrapy sa premenia na gravitačné batérie

Výskumníci z Medzinárodného inštitútu pre analýzu aplikovaných systémov (International Institute of Applied Systems Analysis – IIASA) vo Viedni v Rakúsku predložili zaujímav= riešenie, v ktorom navrhli premeniť mrakodrapy na obrovské gravitačné batérie na lacné skladovanie obnoviteľnej energie. Koncept je dosť jednoduchý: prebytočnú obnoviteľnú energiu možno uložiť ako potenciálnu energiu tak, že ju použijete na zdvihnutie niečoho ťažkého do vyššieho bodu. Táto energia sa potom môže uvoľniť pomocou gravitácie na pohon generátora. 

Navrhované zriadenie Lift Energy Storage System (LEST) by využívalo existujúce výťahové systémy vo vysokých budovách. Mnohé z nich sú už vybavené rekuperačnými brzdovými systémami, ktoré dokážu zbierať energiu pri klesaní výťahu, takže sa na ne možno pozerať ako na predinštalované generátory energie. LEST by mohol využívať voľné miesta v celej budove, ideálne v blízkosti hornej a dolnej časti. 

Systém LEST by v podstate využíval prípadné prestoje výťahov na premiestňovanie ťažkých predmetov, napríklad veľkých kontajnerov s mokrým pieskom, zo spodnej časti budovy hore, keď je k dispozícii prebytok obnoviteľnej energie, a potom z hornej časti dole, keď sa táto energia môže použiť alebo predať späť do energetickej siete.

Tím IIASA navrhol zostrojiť sériu autonómnych prívesných robotov na prácu so zdvíhaním závaží a ich ťahaním do výťahov a von z nich. Môžu byť uložené buď pozdĺž chodieb, alebo v prázdnych bytoch či kanceláriách, prípadne vo vyhradených priestoroch, keby bola budova plánovaná s ohľadom na tento systém. Závažia nemusia byť natoľko objemné, aby pre ne ľudia nemohli nastúpiť do výťahu.

Roboty sa dajú naprogramovať tak, aby sa aktivovali, ak cestujúci nastúpia do výťahu a prekročia jeho hmotnostnú kapacitu. Algoritmy môžu určiť najvhodnejší čas na vyzdvihnutie závaží do výšky, ako aj to, kedy sa má zozbierať uložená energia bez toho, aby nájomníci museli na výťah dlho čakať.

V štúdii uverejnenej v časopise Energy výskumníci uvádzajú, že najmodernejšie inteligentné výťahy so synchrónnym prevodovým motorom s permanentnými magnetmi môžu pracovať s účinnosťou takmer 92 percent, keď sú výťahy plne zaťažené a nastavené na zostup rýchlosťou optimálnou na výrobu energie. Ak je rýchlo potrebné veľké množstvo energie, výťahy sa dajú nastaviť na rýchlejší zostup na úkor účinnosti.

Hoci sa vyvíja veľa ďalších technológií na skladovanie energie, LEST má niekoľko jedinečných vlastností, vďaka ktorým sa môže presadiť. V prvom rade môže existovať priamo uprostred miest, pre ktoré bude slúžiť, a využívať existujúcu infraštruktúru, čo výrazne znižuje kapitálové výdavky. Treba len nasadiť roboty a závažia a pohrať sa s programovaním výťahu.

Systém síce nebude schopný reagovať na prudké nárasty dopytu tak rýchlo alebo spoľahlivo ako ďalšie veľké batériové projekty, ale má iné prednosti. LEST dokáže v lete akumulovať veľké množstvá energie a potom postupne uvoľňovať svoje zásoby cez zimu. Treba však zodpovedať ešte niekoľko otázok.

Akú hmotnosť dokážu udržať najvyššie poschodia bez toho, aby sa prepadli? Existuje miesto na zaparkovanie týchto boxov bez toho, aby blokovali chodby? Aká bude ekonomika systému LEST vzhľadom na tradične vysoké nájomné v bytoch a kanceláriách na vyšších poschodiach, ani nehovoriac o rovnako prehnaných sumách, ktoré sa dajú získať za parkovacie miesta v suteréne?

Náklady na uskladnenie energie v systéme LEST sa odhadujú na 21 až 128 USD za kWh, čo do veľkej miery závisí od výšky danej budovy.  Na porovnanie, Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu odhadlo v roku 2020 náklady na inštalovanú kapacitu štvorhodinových batériových systémov na 345 USD za kWh, pričom podľa jeho prognóz ceny neklesnú pod 100 USD za kWh až do konca 40. rokov 21. storočia.

Tím IIASA odhaduje, že existujúce výškové budovy vo svete by sa mohli využiť na 30 až 300 gigawatthodín skladovanej energie, čo by pri súčasnej spotrebe stačilo na prevádzku celého New Yorku približne na mesiac.

Zdroj: newatlas.com.