可再生能源是間歇性的,因此在未來幾十年,能源的儲存和釋放將是至關重要的。國際應用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)的研究人員提出了一個非常吸引人的解決方案,即將摩天大樓變成巨大的重力電池,用于可再生能源存儲。
這個儲能概念很簡單:多余的可再生能源可以作為勢能儲存起來,用它把重物提升到一個更高的地方。然后,這些能量可以通過重力來釋放,驅動某種發(fā)電機。IIASA的研究人員觀察了摩天大樓的高度和位置,發(fā)現(xiàn)有大量儲能潛力。
電梯儲能系統(tǒng)(LEST)將利用現(xiàn)有的高層建筑電梯系統(tǒng)。其中許多已經設計了可再生制動系統(tǒng),可以在升力下降時收集能量,可以被視為一種預先安裝的發(fā)電機。LEST還將利用整個建筑的空閑空間,理想情況下靠近頂部和底部。
因此,與在其他地方建造專用的重力電池系統(tǒng)相比,在建筑物中利用現(xiàn)有設施改裝成重力儲能系統(tǒng)可能非常便宜。
IIASA團隊提議建造一系列自主拖車機器人,用于在適當?shù)那闆r下拾取重物并將其拖進或拖出電梯。它們可以儲存在走廊上,也可以儲存在空的公寓或辦公室里,也可以儲存在專門的偏僻的地方,如果一棟建筑在規(guī)劃時考慮到這個系統(tǒng)的話――靠近建筑頂部或底部的半層空閑空間就可以完成這項工作。
這些重量不需要太大,以免人們同它們一起乘坐電梯,而且機器人可以被編程,如果乘客進入電梯并推動電梯超過其重量,機器人就會跳下車。算法可以確定升高重物的最佳時間,以及何時收集儲存的能量,而不會影響乘客正常使用和等待電梯。
在發(fā)表在《能源》雜志上的一項研究中,研究人員指出,最先進的永磁同步齒輪電機智能電梯在滿載電梯并設置以最佳的發(fā)電速度下降時,效率可以接近92%。
如果電梯需要快速消耗大量能量,可以設置電梯下降速度更快,但要犧牲一定的效率。如果配上無電纜的威利?旺卡式磁力電梯系統(tǒng),如下圖中的蒂森克虜伯多電梯,該系統(tǒng)會變得更加高效。
研究人員指出,盡管還有很多其他的電網級儲能技術正在開發(fā)中,但LEST有一些獨特的特點,可以讓它占有一席之地。比如,它可以在城市中利用現(xiàn)有的高層建筑,減少巨大的資本開支??偠灾绻搱F隊的預測成立,這是一個非常廉價的選擇。
據(jù)估計,LEST的初裝成本在每千瓦時21-128美元之間,主要取決于有關建筑物的高度。相比之下,美國國家可再生能源實驗室估計到2020年,四小時電池系統(tǒng)的初裝成本為每千瓦時345美元,即使在最樂觀的假設下,這個數(shù)字也要到本世紀40年代末才會低于每千瓦時100美元。
IIASA團隊還估計,世界上現(xiàn)有的高層建筑可以轉化為30-300GWh的儲能,以目前的用電水平,其中的上限能量足以供應整個紐約市使用大約一個月。這絕對是一個重大的貢獻。
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