تحويل المدن وناطحات السحاب إلى بطاريات الجاذبية
المصدر: Thyssenkrupp
الطاقة المتجددة متقطعة، لذا سيكون تخزين الطاقة وإطلاقها أمرًا بالغ الأهمية في العقود القليلة القادمة. طرح باحثو المعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية حلاً رائعًا، حيث اقترحوا تحويل ناطحات السحاب إلى بطاريات جاذبية عملاقة لتخزين الطاقة المتجددة الرخيصة بشكل ملحوظ.
المفهوم بسيط بما فيه الكفاية: يمكن تخزين الطاقة المتجددة الزائدة كطاقة محتملة. وسيكون ذلك من خلال استخدامها لرفع شيء ثقيل إلى نقطة أعلى. يمكن بعد ذلك إطلاق هذه الطاقة باستخدام الجاذبية لتشغيل نوع من المولدات. نظر باحثون من المعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية في فيينا، النمسا، في ارتفاع وموقع ناطحات السحاب ورأوا قدرًا هائلاً من تخزين الطاقة المبني مسبقًا في انتظار فتحه.
سيستفيد نظام تخزين طاقة الرفع “LEST” من أنظمة المصاعد الحالية في المباني الشاهقة. تم تصميم العديد منها بالفعل بأنظمة فرملة متجددة يمكنها تجميع الطاقة مع هبوط المصعد. بحيث يمكن اعتبارها بشكل فعال مولدات طاقة مثبتة مسبقًا. سيستفيد نظام تخزين طاقة الرفع أيضًا من المساحات الشاغرة في جميع أنحاء المبنى. أي بالقرب بشكل مثالي من الجزء العلوي والسفلي. وبالتالي، قد يكون تعديل هذا النوع من القدرات تحديثًا للمبنى رخيصًا بشكل ملحوظ، مقارنةً ببناء نظام بطارية مخصص للجاذبية في أي مكان آخر.
مقالة ذات صلة: ميكرو مفاعلات نووية ثورية ستعمل على النفايات المشعة
كيف يعمل نظام تخزين طاقة الرفع وبطاريات الجاذبية
بشكل أساسي، يستفيد نظام تخزين طاقة الرفع من أي توقف للمصعد، عن طريق نقل العناصر الثقيلة – مثل الحاويات الكبيرة من الرمال الرطبة – من أسفل المبنى إلى الأعلى، عندما تتوفر الطاقة المتجددة الزائدة، ومن الأعلى إلى الأسفل، عندما يمكن استخدام هذه الطاقة أو إعادة بيعها إلى شبكة الطاقة.
اقترح فريق المعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية بناء سلسلة من روبوتات المقطورات المستقلة لمهمة رفع الأوزان وسحبها داخل وخارج المصاعد حيث يكون ذلك حكيماً. يمكن تخزينها على طول الممرات، أو في شقق أو مكاتب فارغة، أو من المحتمل أن تكون في مساحات بعيدة عن الطريق في حالة تخطيط المبنى مع وضع النظام في الاعتبار – نصف طابق احتياطي بالقرب من الأعلى أو الأسفل ويمكن تصور أن يقوم المبنى بهذه المهمة، لأنه لن يكون من الضروري أن يكون هناك سقف مرتفع بما يكفي ليتجول فيه الناس.
لا يجب أن تكون الأوزان ضخمة بما يكفي لمنع الناس من ركوب المصعد معهم، ويمكن برمجة الروبوتات للقفز إذا صعد الركاب إلى المصعد ودفعوه فوق قدرته على حمل الوزن. يمكن أن تحدد الخوارزميات أنسب الأوقات لرفع الأوزان، ومتى يتم حصاد الطاقة المخزنة، دون تحويل نظام المصعد إلى كابوس انتظار للمستأجر.
المصدر: IIASA
في دراسة نُشرت في مجلة “Energy”، ذكر الباحثون أن المصاعد الذكية الحديثة ذات المغناطيس الدائم المتزامن مع محرك التروس يمكن أن تعمل بكفاءة تقترب من 92 بالمائة، عندما تكون المصاعد محملة بالكامل وتضبط على النزول عند المستوى الأمثل. السرعة لتوليد الطاقة. إذا كانت هناك حاجة إلى كميات كبيرة من الطاقة بسرعة، فيمكن ضبط المصاعد لتنزل بشكل أسرع، على حساب بعض الكفاءة – ويمكن أن يصبح هذا النظام أكثر كفاءة عند إقرانه بنظام مصعد مغناطيسي خالٍ من الكابلات على غرار مصعد ويلي وانكا متعدد المصاعد في الصورة العلوية.
مقالة ذات صلة: بطاريات الألماس المشع هل هي الحل للنفايات النووية؟
ما هي التحديات التي تقف عقبة في وجه نظام تخزين طاقة الرفع
هناك الكثير من تقنيات تخزين الطاقة على مستوى الشبكة قيد التطوير. ولكن نظام تخزين طاقة الرفع لديه بعض الميزات الفريدة التي يمكن أن تجعلها مقعدًا على الطاولة. أولاً وقبل كل شيء، تعيش في وسط المدن التي تخدمها. باستخدام خصائص جاهزة لأطول بنية تحتية معروفة للإنسان – والتي تقلل بشكل كبير من النفقات الرأسمالية. لأن كل ما عليك فعله هو دحرجة بعض الروبوتات والأوزان في الردهة، والعبث ببرمجة المصعد، وأنت خارج.
لن تكون قادرة على الاستجابة لارتفاع الطلب بالسرعة أو الموثوقية مثل مشروع بطارية كبير – ولكن من ناحية أخرى، قد تكون طريقة رائعة لمعالجة بعض نقاط الضعف التي يجلبها نظام بطارية كبير، مثل حقيقة أنها من المحتمل أن تكون أقل فعالية لتقلبات توليد الطاقة الموسمية طويلة المدى وسيناريوهات التعتيم لعدة أيام. يمكن لنظام تخزين طاقة الرفع تخزين طن حرفي من الطاقة في الصيف، ثم إطلاق احتياطياتها تدريجياً خلال فصل الشتاء.
التحديات المقبلة واضحة إلى حد ما على أساس كل مبنى. ما مقدار الوزن الذي يمكن أن تتحمله الطوابق العليا ، قبل أن تتعطل تلك الأوزان الثقيلة عبر الطوابق وتعيد تزيين كل شقة يمرون بها في طريقهم إلى الأسفل؟ هل هناك مكان واضح لإيقاف هذه الصناديق دون أن يبدأ مستأجرو الطابق العلوي المتميزون في تمرد بسبب انسداد الممرات؟
هل النظام هو مشروع إقتصادي مربح؟
إذا كنت تفكر في استخدام شقة شاغرة، فكيف تتراكم اقتصاديات نظام تخزين طاقة الرفع. نظرًا للإيجارات المرتفعة تقليديًا في شقق ومكاتب الطابق العلوي. ناهيك عن الأسعار الباهظة التي يمكن استخراجها من أماكن وقوف السيارات في القبو؟
ومع ذلك، فهو قليل من التفكير الجانبي، وخيار رخيص بشكل ملحوظ إذا صمدت توقعات الفريق. تقدر تكلفة تخزين الطاقة ذات السعة المركبة لنظام تخزين طاقة الرفعبما يتراوح بين 21-128 دولارًا أمريكيًا لكل كيلوواط ساعة. ويعتمد ذلك إلى حد كبير على ارتفاع المبنى المعني. للمقارنة، قدر المختبر الوطني للطاقة المتجددة تكلفة السعة المركبة لأنظمة البطاريات التي تدوم أربع ساعات بمبلغ 345 دولارًا لكل كيلوواط ساعة في عام 2020. وهو الرقم الذي يتوقعه لن ينخفض إلى أقل من 100 دولار لكل كيلوواط ساعة حتى أواخر الأربعينيات حتى في ظل أكثر الافتراضات شيوعًا.
هذه هي النفقات الرأسمالية، وليس نفقات التشغيل. لكنها لا تزال تقدم حجة قوية مفادها أنه يجب فحص هذا النوع من التكنولوجيا عن كثب. يقدر فريق فريق المعهد الدولي لتحليل النظم التطبيقية أن المحصول الحالي في العالم من المباني الشاهقة يمكن تحويله إلى ما بين 30 و 300 جيجاوات/ساعة من تخزين الطاقة. والتي ستكون النهاية العليا منها كافية لتشغيل مدينة نيويورك بأكملها لمدة شهر تقريبًا بمعدلات الاستهلاك الحالية. يمكن أن يكون بالتأكيد مساهمة كبيرة.
البحث الأساسي هنا
