Гравитация может решить один главный недостаток чистой энергетики

Nov 01, 2023

Мэтт Рейнольдс

В швейцарской долине необычный многорукий кран поднимает высоко в воздух два 35-тонных бетонных блока. Блоки осторожно продвигаются вверх по синей стальной раме крана, где они свисают с обеих сторон горизонтального рычага шириной 66 метров. Всего имеется три рычага, в каждом из которых размещены тросы, лебедки и захватные крюки, необходимые для поднятия еще одной пары блоков в небо, что придает аппарату вид гигантского металлического насекомого, поднимающего и укладывающего кирпичи с помощью стальных паутин. Хотя высота башни составляет 75 метров, ее легко затмить лесистые склоны Лепонтинских Альп на юге Швейцарии, которые возвышаются над дном долины во всех направлениях.

Тридцать метров. Тридцать пять. Сорок. Бетонные блоки медленно поднимаются вверх с помощью двигателей, питаемых электричеством из швейцарской электросети. Несколько секунд они висят в теплом сентябрьском воздухе, затем стальные тросы, удерживающие блоки, начинают разматываться, и они начинают медленный спуск, чтобы присоединиться к нескольким дюжинам таких же блоков, сложенных у подножия башни. Именно для этого и был создан этот сложный танец стали и бетона. Когда каждый блок опускается, двигатели, которые поднимают блоки, начинают вращаться в обратном направлении, генерируя электричество, которое проходит через толстые кабели, идущие по бокам крана, в электросеть. За 30 секунд, в течение которых блоки опускаются, каждый из них генерирует около одного мегаватта электроэнергии: этого достаточно, чтобы обеспечить энергией примерно 1000 домов.

Эта башня является прототипом швейцарской компании Energy Vault, одного из многих стартапов, которые находят новые способы использования гравитации для выработки электроэнергии. Полноразмерная версия башни может содержать 7000 кирпичей и обеспечивать электричеством, достаточным для питания нескольких тысяч домов в течение восьми часов. Хранение энергии таким способом может помочь решить самую большую проблему, стоящую перед переходом на возобновляемую электроэнергию: найти способ с нулевым выбросом углерода поддерживать свет включенным, когда не дует ветер и не светит солнце. «Самое большое препятствие, с которым мы сталкиваемся, — это получение недорогого хранилища», — говорит Роберт Пикони, генеральный директор и соучредитель Energy Vault.

Без способа декарбонизации мирового энергоснабжения мы никогда не достигнем нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году. Производство электроэнергии и тепла составляет до четверти всех глобальных выбросов, и, поскольку почти каждая деятельность, которую вы можете себе представить, требует электричества, очистка электрические сети имеют огромные побочные эффекты. Если наше электричество станет более экологичным, то же самое сделают и наши дома, промышленность и транспортные системы. Это станет еще более важным по мере того, как все больше частей нашей жизни будут электрифицированы, особенно отопление и транспорт, которые будет трудно обезуглерожить каким-либо другим способом. По данным Международного агентства по атомной энергии, вся эта электрификация, как ожидается, удвоит производство электроэнергии к 2050 году. Но без простого способа хранить большое количество энергии и затем высвобождать ее, когда она нам понадобится, мы никогда не сможем избавиться от нашей зависимости от грязных, загрязняющих окружающую среду электростанций, работающих на ископаемом топливе.

Именно здесь на помощь приходит гравитационное хранение энергии. Сторонники технологии утверждают, что гравитация обеспечивает изящное решение проблемы хранения. Вместо того, чтобы полагаться на литий-ионные батареи, которые со временем разлагаются и требуют редкоземельных металлов, которые необходимо добывать из земли, Пикони и его коллеги говорят, что гравитационные системы могут обеспечить дешевый, обильный и длительный запас энергии. что мы сейчас упускаем из виду. Но чтобы доказать это, им нужно будет разработать совершенно новый способ хранения электроэнергии, а затем убедить отрасль, которая уже делает ставку на литий-ионные батареи, что будущее хранения электроэнергии предполагает падение чрезвычайно тяжелых грузов с большой высоты.

Анджела Уотеркаттер

Макс Дж. Леви

Нгофин Мпутубвеле

Энди Гринберг

Испытательный полигон Energy Vault находится в небольшом городке Арбедо-Кастионе в Тичино, самом южном из 26 кантонов Швейцарии и единственном, где единственным официальным языком является итальянский. Предгорья Швейцарских Альп — подходящее место для стартапа по гравитационному хранению энергии: в нескольких минутах езды на восток от офиса Energy Vault вы попадете к плотине Контра, бетонному зданию, прославившемуся в первой сцене фильма «Золотой глаз», где на тарзанке Джеймса Бонда спрыгивает с 220-метровой дамбы, чтобы проникнуть на сверхсекретный советский объект по производству химического оружия. К северу от Арбедо-Кастионе еще одна высокая плотина блокирует верхнюю часть долины Бленио, сдерживая воды водохранилища Луццоне.