Grawitacyjny magazyn energii

Grawitacyjny magazyn energii

w innowacyjnie

Grawitacyjny magazyn energii. Głównym aspektem systemu /polityki/ jest minimalizacja wykorzystania paliw kopalnych w energetyce. Aby tego dokonać, musi zaistnieć rozwój technologiczny. Ma on zagwarantować efektywne i długotrwałe magazynowanie energii. Jednym z typów magazynów energii jest grawitacyjny magazyn energii. Co to w ogóle jest? Ale zanim omówię co zacz, chciałbym się przyjrzeć zaistniałym już „osiągnięciom”. Zapoznając się z produkcją paneli fotowoltaicznych, tak namolnego dzisiaj, dokonujemy odkrycia, że podczas produkcji paneli słonecznych wykorzystuje się toksyczne i wybuchowe substancje. Mowa tutaj m.in. o kwasie solnym, kwasie azotowym, kwasie siarkowym, fluorowodorze, acetonie czy 1,1,1-trichloroetanie. Aż strach się bać. Składowanie, gdyż utylizacja jest niemożliwa, jest również zabójczo szkodliwe, ale co tam. Ludzie od fotowoltaiki  nieustannie narażeni są również na wdychanie pyłu krzemowego. Czekam jak się okaże, że i ci co założyli sobie fotowoltaikę, dali się nabrać jak ci od azbestu, który dalej pokutuje, głównie na wsiach.

Grawitacyjny magazyn energiiGrawitacyjny magazyn energii – Obserwacja:

Dążenia do tzw. racjonalnej gospodarki zasobami naturalnymi i pozyskiwania energii spotykają się coraz częściej z wątpliwościami. Podobnie jak z globalnym ociepleniem, które jest podyktowane przebiegunowaniem i wzrostem rytmu Ziemi, tak i ta forma ekologicznej energii może nas zaskoczyć swoją aekologicznością i uciążliwością składowania odpadów. Wszak hałdy odpadów węgielnych już mamy. Teraz możemy mieć hałdy fotowoltaiczne. Wystarczy jedno pokolenie. Oczywiście mamy w odwodzie energię grawitacyjną, ale cicho sza, bo i zimna fuzja się objawi. Natomiast grawitacyjne magazyny energii nie tylko są w stanie zwielokrotnić pozyskiwaną energię z odnawialnych źródeł, ale także rozwiązać problem recyklingu części używanych w tym eko procesie. W jaki sposób? Magazyny grawitacyjne energii nie potrzebują do działania specjalistycznych materiałów. Niektóre z elementów instalacji mogą wykorzystywać zużyte łopaty wiatraków, pozostałości spalania węgla, a także inne materiały odpadowe. Ciekawe? Czym zatem jest grawitacyjny magazyn energii?

Te magazyny energii działają na podobnej zasadzie co elektrownie szczytowo-pompowe. Zwykle jednak zamiast wody wykorzystują np. betonowe bloki lub żwir i piasek oraz siłę grawitacji i energię kinetyczną. Na skutek unoszenia ciężarów energia jest magazynowana, a w trakcie ich opuszczania – generowana. Konstrukcja grawitacyjnych magazynów często opiera się na materiałach pozyskanych z recyklingu. I miło. Grawitacyjny magazyn energii kumuluje energię potencjalną w momencie unoszenia obciążenia i uwalnia ją w postaci energii kinetycznej podczas opuszczania ciężaru. Energia kinetyczna zasila generatory, które oddają energię do sieci w przypadku powstania zapotrzebowania. Magazynowanie energii rozpoczyna się w momencie, w którym do sieci zaczynają wpływać nadwyżki energii elektrycznej.

Rodzaje grawitacyjnych magazynów energii:

Magazyny MGES /ang. Mountain Gravity Energy Storage/ to wykorzystanie naturalnego ukształtowania terenu /różnica terenu/. Mechanizm działania magazynu energii opiera się na wykorzystywaniu siły grawitacji i różnicy poziomów wzniesień /ok. 1000 m/. Grawitacyjne magazyny energii typu Mountain Gravity Energy Storage to technologia wielokrotnie tańsza niż baterie litowo-jonowe. Koszt wyprodukowania jednej megawatogodziny kosztował będzie 50-100 dolarów. Piasek i żwir potrzebne do takiego magazynu są tanie i mają niezmienną wagę i objętość. Woda zaś wyparowuje i trzeba ją uzupełniać. Grawitacyjne magazyny energii typu MGES to system, który sprawdzi się w magazynowaniu energii dla średniej wielkości miejscowości. Jeden magazyn zapewnia 20 MW /ok. 7000 gospodarstw domowych/.

Magazyny ARES /ang. Advances Rail Energy Storage/. W tej technologii również wykorzystuje się wagoniki kolejowe, poruszające się po specjalnie pochylonym torze kolejowym. Wagoniki nie są obciążone piaskiem lub żwirem, ale ciężkim blokiem betonowym o wadze nawet kilku ton. Taki magazyn energii będzie miał pojemność 12,5 MWh oraz moc 50 MW.

Magazyny GPM /ang. Gravity Power Modul/. To wykorzystanie siły wody w wytwarzaniu energii. Technologia oparta jest na działaniu potężnego tłoka umieszczonego i przemieszczającego się w cylindrze zainstalowanym pod ziemią i wypełnionym wodą. Taki magazyn typu GPM to zamknięty system, z którego woda nie ma ujścia, ale nie można jej także w trakcie pracy magazynu dolewać. Sprawność 80%. Tłok zawieszony w cylindrze opada, wtłaczając wodę do rury powrotnej, co pozwala jej napędzać generator i wytworzyć energię elektryczną. To tryb rozładowywania akumulatora. W trybie ładowania zaś wtłaczana przez pompę woda przepływa przez rurę powrotną aż do cylindra, co pozwala utrzymać tłok w górnej pozycji. Posiada wysoką skuteczność.

Magazyny EV1 i EVx od Energy Vault. Ten grawitacyjny magazyn energii składa się z wysokiego słupa pełniącego role dźwigu oraz podwieszonych pod nim betonowych bloków, których waga wynosi setki ton /masa jednego to 35 ton/. Magazynowanie energii w tym systemie odbywa się poprzez układanie wspomnianych bloków w konfiguracji jeden na drugim. Wykorzystywane są w tym celu specjalne wyciągarki. Utrzymywanie bloków w górze konstrukcji pozwala jej gromadzić energię potencjalną. W momencie wystąpienia zapotrzebowania na energię elektryczną betonowe bloki są grawitacyjnie opuszczane, napędzając w ten sposób generatory prądu. Im więcej betonowych bloków zgromadzimy, tym większą będzie miał on pojemność. Pojemność takiego magazynu to ok. 35 MWh. Zaletą tego rozwiązania ma być to, że niektóre elementy konstrukcyjne mają zawierać włókno szklane pozyskane ze zużytych łopat wiatraków. Dodatkowo przy produkcji betonowych bloków zakłada się wykorzystywanie odpadów kopalnych czy pozostałości powstałych po spalaniu węgla. Oczywiście to paskuda, ale działa.

Magazyny Gravitricity to wykorzystanie starych szybów kopalnianych, do których będą opuszczane ciężary o wadze około 25 ton. Mechanizm działania jest bardzo prosty i polega na utrzymywaniu obciążenia w górze w fazie ładowania i grawitacyjnym opuszczaniu go do szybu kopalnianego w fazie rozładowania. Moc 4 do 8 MW. W 2021 roku uruchomiono demonstracyjny magazyn o mocy 250 kW. Taki system działa przez ponad 25 lat, bez utraty wydajności lub degradacji. I w przeciwieństwie do akumulatorów nie polegamy na rzadkich metalach, takich jak kobalt i nikiel, których coraz bardziej brakuje w globalnym dążeniu do elektryfikacji.

Elektrownie szczytowo-pompowe. To już istniejące rozwiązania. Ich łączna moc obecnie wynosi ponad 184 GW. Sprawność systemu opierającego się na grawitacyjnym zrzucie wody z wyżej położonego zbiornika do tego znajdującego się poniżej i wynosi ok. 80%. W Polsce mamy taką elektrownie w Żarnowcu. Ma ona pojemność ok. 3,6 GWh i moc 716 MW.

Grawitacyjny magazyn energii – Zalety i wady:

  • możliwość długotrwałego przechowywania energii w przeciwieństwie do innych technologii;
  • wielokrotnie tańsze rozwiązanie w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi;
  • znikomy wpływ na środowisko naturalne;
  • wykorzystywanie surowców pochodzących z recyklingu oraz odpadów;
  • bardzo duże pojemności umożliwiające przechowywanie energii i zasilanie w nią wielu gospodarstw i przedsiębiorstw;
  • elastyczność systemów pozwalająca na kontrolowanie ich wydajności;
  • łatwość rozbudowywania konstrukcji w przypadku wzrostu energetycznego zapotrzebowania;
  • wsparcie dla zwiększenia udziału OZE w światowej gospodarce energetycznej.

Wady to:

  • niższa w porównaniu z akumulatorami chemicznymi sprawność przechowywania energii;
  • konieczność instalacji w miejscach o odpowiednim ukształtowaniu terenu lub brak ogólnej dostępności lokalizacji (kopalnie);
  • ograniczenia związane z wpływem czynników atmosferycznych na wydajne funkcjonowanie systemu.

Grawitacyjny magazyn energii – Podsumowanie:

Ograniczeniem magazynowania energii elektrycznej jest krótkoterminowość proponowanych rozwiązań. Doskonałą odpowiedzią na ten problem może być popularyzacja technologii grawitacyjnego magazynowania energii, która już teraz ma miejsce za sprawą choćby elektrowni szczytowo-pompowych. Biorąc pod uwagę ekologiczne aspekty funkcjonowania i samej konstrukcji grawitacyjnych akumulatorów, jest to strzał w dziesiątkę. Zalety zdecydowanie przewyższają ich potencjalne wady. Osobiście czekam na sprawdzone już grawitacyjne systemy przydomowe. Ale żaden się jeszcze nie pojawił, bo bym pewno kupił. Jak by coś, to daj znać. Jedno niestety jest pewne, i wiatrowe elektrownie, i fotowoltaika to niewypał i trzeba już zacząć daleko od nich uciekać.

PS. Raz na wozie, raz pod wozem, tyle, że pod jest niewygodnie. – August Witti

______________________
#GrawitacyjnyMagazynEnergii