تینا مزداکی_در حالی که جهان به سمت استفاده از انرژی های تجدید پذیر حرکت می کند ، چالش ذخیره برق از منابع بی ثباتی مانند خورشید و باد از اهمیت بیشتری برخوردار است. تولید انرژی در این روشها تحت تأثیر شرایط آب و هوایی قرار می گیرد ، در حالی که تقاضای ناگهانی برای برق می تواند فشار زیادی بر شبکه های توزیع وارد کند. باتری های گرانشی در اینجا وارد میدان می شوند. فناوری ، بر خلاف باتری های لیتیوم یونی به جای مواد معدنی نادر یکی از ساده ترین استحکام طبیعت و گرانش برای ذخیره انرژی استفاده می کند.
نیاز فوری برای ذخیره انرژی
انرژی های تجدید پذیر ، اگرچه قادر به تأمین مقادیر زیادی برق هستند ، اما همیشه پایدار نیستند. با این حال ، نیاز برق ، به ویژه با رشد اتومبیل های برقی و توسعه هوش مصنوعی ، افزایش می یابد. شبکه های سنتی ممکن است قادر به هماهنگی عرضه و تقاضای متغیر نباشند ، و استراتژی های ذخیره سازی مانند باتری های گرانشی می توانند در اینجا نقش مهمی داشته باشند.
البته با وجود استفاده گسترده آنها ، باتری های لیتیوم یونی نیز مشکلاتی ایجاد می کنند:
- استخراج لیتیوم و عناصر نادر منجر به آسیب های زیست محیطی و اجتماعی می شود.
- این باتری ها با گذشت زمان ظرفیت خود را از دست می دهند.
- بازیافت شما یک چالش است.
- قیمت و پیشنهاد شما بسته به تأثیر زنجیره های عرضه جهانی ، به ویژه تسلط چین (با سهم 1 ٪ از بازار جهانی) متفاوت است.
باتری های گرانشی چگونه کار می کنند؟
اصل این باتری ها ساده است ، آنها انرژی را به صورت انرژی بالقوه گرانشی ذخیره می کنند. اگر یک توده سنگین (به عنوان مثال بلوک های بتونی عظیم یا حجم آب بزرگ) به ارتفاع بالاتری منتقل شود ، انرژی ذخیره می شود. در صورت لزوم ، انرژی ذخیره شده با کمک ژنراتور یا توربین ، در صورت کاهش این جرم ، از نظر الکتریکی می شود.
در مقایسه با باتری های شیمیایی که ظرفیت خود را با گذشت زمان از دست می دهند ، انرژی پتانسیل گرانشی کاهش نمی یابد. مشروط بر اینکه اجزای مکانیکی (مانند کابل ها ، برش های بند و موتورهای بلند کردن) به درستی کار کنند ، این روش می تواند برای چندین دهه انرژی صرفه جویی کند.
مدل های اولیه این فناوری در سیستم های نیروگاه پمپ یافت شد. هنگامی که آب در صورت لزوم به مخازن بالاتر پمپ می شود ، ارتفاع را پایین می آورد و توربین ها را حرکت می دهد. با این حال ، این سیستم ها به جغرافیای خاصی نیاز دارند که در همه زمینه ها در دسترس نیست. در مقابل ، باتری های گرانشی ثابت (که از بلوک های سنگین به جای آب استفاده می کنند) می توانند به راحتی در مناطق مختلف بسازند.
پروژه شجاع چین: EVX
چین یکی این یکی از کشورهایی است که با همکاری شرکت سوئیسی Energy Vaula ، یک پروژه حافظه گرانشی عظیم را در رودونگ انجام می دهد. این سیستم ، که به آن EVX گفته می شود ، حاوی یک برج 2 متری است که در صورت وجود برق اضافی در شبکه ، بلوک های 2 را منتقل می کند. در صورت لزوم ، این بلوک ها به آرامی کاهش می یابد و انرژی آنها به برق تبدیل می شود. موارد زیر شامل مهمترین توابع EVX است.
- ظرفیت: 1 مگاوات توان خروجی و ظرفیت ذخیره سازی 1 مگاوات
- کارایی: بیش از 1 ٪ راندمان در انتقال انرژی
- ادامه دادن: 2 سال زندگی مفید
- منافع: از مواد محلی مانند خاک ، ماسه و زباله های بازیافت استفاده کنید که هزینه باتری های لیتیوم یون را کاهش می دهد.
- مقیاس پذیری: چین پروژه های بیشتری را در این زمینه برنامه ریزی کرده است ، از جمله کار ساخت و ساز 2 مگاوات ظرفیت و یک پروژه 2 گرم در مغولستان داخلی ، با بیش از 5 میلیارد دلار آمریکا.
از دیدگاه ژئوپلیتیکی ، این فناوری می تواند برای کشورهایی که نمی خواهند به زنجیره تأمین لیتیوم چینی وابسته باشند ، جذابیت زیادی داشته باشد. بنابراین اگر این پروژه موفقیت آمیز باشد ، سایر کشورها می توانند برای استفاده از باتری های گرانشی حرکت کنند.
رویکرد گرانشی در اسکاتلند
یک شرکت نوآورانه دیگر به نام Gravitricity روش دیگری را در اسکاتلند آزمایش کرد. این شرکت به جای ساختن برج های بلند ، از تونل های عمیق متروکه برای ذخیره انرژی استفاده می کند. در سال دوم ، این شرکت یک سیستم آزمایش 5 کیلو وات را در بندر لایت با دو وزن بالا و پایین شروع کرد. این روش دو مزیت مهم دارد:
- کاهش هزینه ها: استفاده مجدد از مین های متروکه باعث کاهش هزینه های تخریب و فرصت های شغلی در مناطق قدیمی صنعتی می شود.
- افزایش ظرفیت: برخی از معادن عمق بیش از 5 کیلومتر دارند ، بسیار بالاتر از ارتفاع برج های معمولی هستند و بنابراین می توانند مقادیر زیادی انرژی را ذخیره کنند.
با وجود مزایای بسیاری ، باتری های گرانشی نیز دارای مشکل هستند:
- مقیاس پذیری محدود: سیستم های گرانشی برای ذخیره انرژی در مقیاس خانه بسیار کارآمد نیستند.
- هزینه اولیه بالا: اگرچه هزینه های عملیاتی این سیستم ها کم است ، اما سرمایه گذاری های اولیه در ساخت برج های بزرگ یا معادن می تواند زیاد باشد.
- استهلاک قطعات مکانیکی: کابل ها ، برش های کمربند و آسانسور به مرور زمان پوشیده می شوند و نیاز به نگهداری مداوم دارند.
- محدودیت های مکانی: ساخت برج های بزرگ می تواند در مناطق شهری دشوار باشد و به یک کشور گسترده نیاز دارد.
ترکیبی از فناوری ها
هیچ فناوری فردی نمی تواند تمام نیازهای ذخیره انرژی را به تنهایی برآورده کند. آینده سیستم های انرژی احتمالاً ترکیبی از باتری های گرانشی ، سیستم های آب ، باتری های لیتیوم یونی ، سلول های سوختی هیدروژن و فروشگاه های گرما خواهد بود.
با این حال ، آنچه باتری های گرانشی را متمایز می کند ، دوام بالا ، استفاده از منابع موجود و استقلال زنجیره های تأمین مواد معدنی خطرناک است. اگر این فناوری بتواند بر موانع مالی و فنی شما غلبه کند ، می تواند نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای ، کاهش وابستگی به منابع محدود و ایجاد یک شبکه برق پایدار و بادوام تر داشته باشد.
منبع: ژینر جالب
۵۸۳۲۳