Kinijoje esanti betoninė baterija naudoja 12 672 sunkius blokus kaip gravitacinės energijos kaupimo priemonę. Kai yra perteklinės vėjo ar saulės energijos, sistema pakelia blokus į 120 metrų aukštį ir taip elektros energiją paverčia sukaupta potencine energija. Vėliau blokai nuleidžiami per generatorius, kad būtų išgaunama elektros energija. Nurodomas 83–85 proc. efektyvumas kelia praktinį klausimą: kiek ši technologija gali konkuruoti su ličio jonų sistemomis?
Kas yra betoninė baterija Kinijoje?
Kinijos betoninė baterija – tai „Energy Vault“ gravitacinės energijos kaupimo bandomasis projektas: 148 metrų aukščio statinys Judune, kuriame atsinaujinanti elektros energija kaupiama pakeliant masyvius betoninius blokus, o vėliau, juos nuleidžiant, gaminama elektra.
Sistema sukurta kaip didelio masto energijos kaupiklis, skirtas nepastoviai vėjo ir saulės energijos gamybai. Bokšte yra tūkstančiai betoninių modulių, išdėstytų vertikaliuose skyriuose, todėl jis veikia kaip pramoninė energijos kaupimo mašina, o ne cheminė baterija.
Projektas demonstruoja gravitacija pagrįstą alternatyvą elektrocheminėms sistemoms ir hidroakumuliacinėms elektrinėms, energijai kaupti naudojant aukščio skirtumus. Juo siekiama tiekti elektros energiją pramoniniu mastu, užtikrinant ilgą eksploatavimo laiką ir nedidelį medžiagų nusidėvėjimą.
Kaip gravitacinė baterija kaupia energiją?
Gravitacinė baterija kaupia energiją naudodama perteklinę elektros energiją elektros varikliams, kurie kiekviename skyriuje pakelia aštuonis 25 tonų betoninius blokus į maždaug 120 metrų aukštį, maitinti. Taip elektros energija paverčiama gravitacine potencine energija.
Pakelti blokai išlieka pakibę ir patiria minimalius nuostolius, kol padidėja energijos poreikis. Tuomet kontroliuojamas nuleidimas kėlimo lynais ir gervėmis apverčia šį procesą. Krintanti masė suka generatorius, kurie mechaninį judėjimą paverčia elektros energija ir grąžina ją į tinklą.
Kaupiamosios energijos talpa priklauso nuo blokų masės, kėlimo aukščio ir sistemos efektyvumo; visi šie veiksniai lemia panaudojamą energijos kiekį ir energijos nuostolius per visą ciklą.
Kiek betoninių blokelių tam reikia?
Jo konstrukcija pagrįsta 24 × 66 vertikalių skyrių matrica, o kiekviename skyriuje yra aštuoni betoniniai blokai, kurių kiekvienas sveria 25 tonas.
Padauginus šiuos matmenis, iš viso gaunama 12 672 blokai. Išdėstymas paskirsto masę visame bokšte, todėl atskirus vienetus galima kelti ir nuleisti suderintomis sekomis.
Kiekvienas blokas yra standartizuotas saugojimo elementas, dėl kurio sistema yra modulinė ir mechaniškai pakartojama. Šis skaičius taip pat atspindi visą eksploatacijai reikalingų betoninių blokų kiekį, o ne simbolinį įvertį.
Šioje konstrukcijoje blokų skaičius tiesiogiai apibrėžia sistemos saugojimo architektūrą ir fizinį mastą.
Koks yra gravitacinės baterijos efektyvumas?
Išmatuotas gravitacinės baterijos efektyvumas siekia nuo žemosios iki viduriniosios 80 procentų ribos, o galutiniai bandymai parodė maždaug 83–85 % energijos konversijos efektyvumą.
Tai reiškia, kad nuleidžiant betoninius blokus ir jiems sukant generatorius atgaunama didžioji dalis, bet ne visa, į bateriją tiekiamos elektros energijos. Nuostolių atsiranda dėl variklių veikimo, mechaninės trinties, galios elektronikos ir konstrukcijų judinimo.
Praktiškai tai reiškia, kad norint sukaupti ir vėliau tiekti 100 MWh, gali prireikti apie 118 MWh. Toks efektyvumas yra techniškai įtikinamas didelio masto gravitacinei energijos kaupimo sistemai, ypač turint omenyje, kad jos veikimas išlieka stabilus per daugelį ciklų ir nėra ribojamas cheminio nusidėvėjimo.
Ar gravitacinės baterijos gali konkuruoti su ličio jonų baterijomis?
Efektyvumas tėra viena palyginimo dalis, o gravitacinėms baterijoms tenka rimtesnis išbandymas, kai jos lyginamos su ličio jonų sistemomis.
Ličio jonų įrenginiai pasižymi didesniu energijos tankiu, greitesne reakcija ir moduliniu diegimu, todėl juos lengviau įrengti netoli vartotojų centrų.
Gravitacinės sistemos, priešingai, dėl patvarumo paaukoja kompaktiškumą: betoniniai blokai chemiškai nesuyra, o jų ciklų skaičius iš esmės neribotas.
Jų ekonominis patrauklumas didėja ten, kur yra žemės sklypų, aukštų statinių ar apleistų šachtų. Tinklo masto ilgalaikio energijos kaupimo srityje jos gali konkuruoti pagal visą eksploatavimo laikotarpį patiriamas išlaidas ir priežiūros sąnaudas.
Mobiliose, vietos stokojančiose srityse ličio jonų technologija išlieka techniškai pranašesnė.
