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

Компании Energy Vault и Idealab анансировали 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.

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.

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.

«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.

Все действия по работе с гигантскими блоками происходят достаточно быстро.

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

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.

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.

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.

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.

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