Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι διακοπτόμενες, επομένως η αποθήκευση και η απελευθέρωση ενέργειας θα είναι κρίσιμες τις επόμενες δεκαετίες. Οι ερευνητές του IIASA έχουν παρουσιάσει μια συναρπαστική λύση, προτείνοντας να μετατρέψουν τους ουρανοξύστες σε γιγάντιες μπαταρίες βαρύτητας για εξαιρετικά φθηνή αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας.
Η ιδέα είναι αρκετά απλή: η περίσσεια ανανεώσιμης ενέργειας μπορεί να αποθηκευτεί ως δυναμική ενέργεια, χρησιμοποιώντας την για να ανυψώσει κάτι βαρύ σε υψηλότερο σημείο. Αυτή η ενέργεια μπορεί στη συνέχεια να απελευθερωθεί χρησιμοποιώντας τη βαρύτητα για να οδηγήσει κάποιο είδος γεννήτριας. Ερευνητές από το International Institute of Applied Systems Analysis (IIASA) στη Βιέννη της Αυστρίας, εξέτασαν το ύψος και τη θέση των ουρανοξυστών και είδαν μια τεράστια ποσότητα προκατασκευασμένης αποθήκευσης ενέργειας που περιμένει να ξεκλειδωθεί. Έτσι, δημιουργήθηκε η ιδέα για τις τεράστιες μπαταρίες σε μορφή κτηρίων.
Το Lift Energy Storage System (LEST) θα κάνει χρήση των υφιστάμενων συστημάτων ανελκυστήρων σε ψηλά κτίρια. Πολλά από αυτά έχουν ήδη σχεδιαστεί με αναγεννητικά συστήματα πέδησης που μπορούν να συλλέγουν ενέργεια καθώς ο ανυψωτήρας κατεβαίνει, ώστε να μπορούν να θεωρηθούν αποτελεσματικά ως προεγκατεστημένες γεννήτριες ισχύος. Το LEST θα έκανε επίσης χρήση κενών χώρων σε όλο το κτίριο, ιδανικά κοντά στην κορυφή και στο κάτω μέρος. Έτσι, θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά φθηνό να τοποθετηθεί εκ των υστέρων αυτού του είδους η δυνατότητα σε ένα κτίριο, σε σύγκριση με την κατασκευή ενός αποκλειστικού συστήματος μπαταριών βαρύτητας οπουδήποτε αλλού.
Βασικά, οι γιγάντιες μπαταρίες LEST θα εκμεταλλευόταν κάθε χρόνο διακοπής λειτουργίας του ανελκυστήρα, μετακινώντας βαριά αντικείμενα – όπως μεγάλα δοχεία υγρής άμμου – από το κάτω μέρος του κτιρίου προς τα πάνω, όταν υπάρχει διαθέσιμη υπερβολική ανανεώσιμη ενέργεια και από την κορυφή προς τα κάτω, όταν αυτή η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ή να πωληθεί ξανά στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.
Η ομάδα του IIASA πρότεινε την κατασκευή μιας σειράς αυτόνομων ρομπότ ρυμουλκούμενων για τη δουλειά της ανύψωσης των βαρών και της ρυμούλκησής τους μέσα και έξω από τους ανελκυστήρες όπου είναι συνετό. Μπορούν είτε να αποθηκευτούν κατά μήκος των διαδρόμων, είτε σε άδεια διαμερίσματα ή γραφεία, ή ενδεχομένως σε αποκλειστικούς χώρους εκτός λειτουργίας, εάν ένα κτίριο σχεδιάζεται με αυτό το σύστημα κατά νου – έναν εφεδρικό μισό όροφο κοντά στην κορυφή ή στο κάτω μέρος του. Ένα κτίριο θα μπορούσε να κάνει τη δουλειά του, αφού δεν θα ήταν απαραίτητο να υπάρχει ένα ανώτατο όριο αρκετά ψηλό ώστε οι άνθρωποι να περπατούν.
Τα βάρη δεν χρειάζεται να είναι αρκετά ογκώδη ώστε να εμποδίζουν τους ανθρώπους να ανέβουν μαζί τους σε ανελκυστήρα και τα ρομπότ μπορούν να προγραμματιστούν να βγαίνουν αν οι επιβάτες μπουν στον ανελκυστήρα και τον ωθήσουν πάνω από την χωρητικότητα βάρους του. Οι αλγόριθμοι μπορούν να καθορίσουν τις πιο κατάλληλες ώρες για να σηκώσουν τα βάρη ψηλά και πότε να συλλέξουν την αποθηκευμένη ενέργεια, χωρίς να μετατρέψουν το σύστημα του ανελκυστήρα σε εφιάλτη αναμονής του ενοικιαστή.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Energy, οι ερευνητές δηλώνουν ότι οι σύγχρονοι έξυπνοι ανελκυστήρες με μόνιμο μαγνήτη σύγχρονου μηχανισμού μετάδοσης κίνησης μπορούν να λειτουργήσουν με απόδοση κοντά στο 92 τοις εκατό, όταν οι ανελκυστήρες είναι πλήρως φορτωμένοι και ρυθμισμένοι να κατεβαίνουν στη βέλτιστη ταχύτητα για την παραγωγή ενέργειας. Εάν απαιτούνται γρήγορα μεγάλες ποσότητες ενέργειας, οι ανελκυστήρες μπορούν να ρυθμιστούν να κατεβαίνουν γρηγορότερα, εις βάρος της κάποιας απόδοσης – και αυτό το σύστημα θα μπορούσε να γίνει ακόμα πιο αποτελεσματικό όταν συνδυάζεται με ένα μαγνητικό σύστημα ανελκυστήρα τύπου Willy Wonka χωρίς καλώδιο, όπως το πολυ-ασανσέρ Thysenkrupp στην επάνω εικόνα.
Υπάρχουν πολλές άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας σε επίπεδο δικτύου υπό ανάπτυξη, αλλά το LEST έχει μερικά μοναδικά χαρακτηριστικά που θα μπορούσαν να του φέρουν μια θέση στο τραπέζι. Πρώτα και κύρια, ζει ακριβώς στη μέση των πόλεων που εξυπηρετεί, χρησιμοποιώντας έτοιμα ακίνητα της υψηλότερης υπάρχουσας υποδομής που είναι γνωστή στον άνθρωπο – που μειώνει σημαντικά τα κεφαλαιουχικά έξοδα, αφού το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να κυλήσετε μερικά ρομπότ και βάρη, να μπείτε στο λόμπι και να ασχοληθείτε με τον προγραμματισμό του ανελκυστήρα και είστε έτοιμοι.
Δεν θα είναι σε θέση να ανταποκριθεί στις αυξήσεις της ζήτησης τόσο γρήγορα ή αξιόπιστα όσο ένα μεγάλο έργο μπαταρίας – αλλά από την άλλη πλευρά, μπορεί να είναι ένας καταπληκτικός τρόπος αντιμετώπισης ορισμένων από τις αδυναμίες που φέρνει ένα μεγάλο σύστημα μπαταρίας, όπως το γεγονός ότι πιθανότατα θα είναι λιγότερο αποτελεσματικό για μακροπρόθεσμες εποχιακές διακυμάνσεις παραγωγής ενέργειας και σενάρια συσκότισης πολλών ημερών. Ένα LEST θα μπορούσε να αποθηκεύσει κυριολεκτικά έναν τόνο ενέργειας το καλοκαίρι και στη συνέχεια να απελευθερώσει τα αποθέματά του σταδιακά κατά τη διάρκεια του χειμώνα.
Οι μελλοντικές προκλήσεις για αυτές τις γιγάντιες μπαταρίες είναι αρκετά σαφείς σε βάση ανά κτίριο. Πόσο βάρος μπορούν να αντέξουν οι τελευταίοι όροφοι, πριν αυτά τα μεγάλα βάρη πέσουν στα πατώματα και διακοσμήσουν εκ νέου κάθε διαμέρισμα από το οποίο περνούν στο δρόμο προς τα κάτω; Υπάρχει προφανές μέρος για να σταθμεύσετε αυτά τα κουτιά χωρίς να αναγκάσετε τους ενοικιαστές σας στον τελευταίο όροφο να ξεκινήσουν μια ανταρσία για τα μπλοκαρίσματα του διαδρόμου;
Εάν σκέφτεστε να χρησιμοποιήσετε ένα άδειο διαμέρισμα, πώς συσσωρεύονται τα οικονομικά ενός συστήματος LEST, δεδομένων των παραδοσιακά υψηλών ενοικίων σε διαμερίσματα και γραφεία στον επάνω όροφο – για να μην αναφέρουμε τις εξίσου εκβιαστικές τιμές που μπορούν να εξαχθούν από τις θέσεις στάθμευσης στο υπόγειο;
Παρόλα αυτά, είναι μια τακτοποιημένη σκέψη και μια εξαιρετικά φθηνή επιλογή εάν οι προβλέψεις της ομάδας αντέχουν. Το κόστος αποθήκευσης ενέργειας εγκατεστημένης ισχύος του LEST υπολογίζεται μεταξύ 21-128 $ ανά kWh, σε μεγάλο βαθμό εξαρτώμενο από το ύψος του εν λόγω κτιρίου. Για σύγκριση, το National Renewable Energy Laboratory στις ΗΠΑ, υπολόγισε το κόστος εγκατεστημένης χωρητικότητας τεσσάρων ωρών συστημάτων μπαταριών σε 345 $ ανά kWh το 2020, ποσό που προβλέπει ότι δεν θα πέσει κάτω από 100 $ ανά kWh μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 2040, ακόμη και κάτω από τις πιο αισιόδοξες υποθέσεις.
Επιστημονικό Άρθρο:
Hunt, J.D., Nascimento, A., Zakeri, B., Jurasz, J., Dąbek, P.B., Franco Barbosa, P.S., Brandão, R., José de Castro, N., Filho, W.L., Riahi, K. (2022). Lift Energy Storage Technology: A solution for decentralized urban energy storage, Energy 2022.
Πηγές Άρθρου:
https://iiasa.ac.at/news/may-2022/turning-high-rise-buildings-into-batteries
https://futurism.com/the-byte/skyscrapers-gravity-batteries
https://newatlas.com/energy/lift-energy-skyscraper-batteries/
https://www.anthropocenemagazine.org/2022/06/researchers-propose-turning-high-rises-into-gravity-batteries/
