Σε ένα κόσμο που στρέφεται ολοένα και περισσότερο στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, είναι κρίσιμο να εξασφαλιστούν τα κατάλληλα μέτρα προκειμένου, αυτή η ενέργεια να αποθηκεύεται. Μεταξύ αυτών των καινοτομιών, οι μπαταρίες βαρύτητας αναδύονται ως μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση, αξιοποιώντας τη φυσική δύναμη της βαρύτητας για την αποθήκευση και απελευθέρωση ενέργειας.
Η άμεση ανάγκη αποθήκευσης
Οι ανανεώσιμες πηγές όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια δεν προσφέρονται πάντα στους καταναλωτές, λόγω της εξάρτησης τους από τις επικρατούσες καιρικές συνθήκες. Έτσι, η χρήση τους μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές αποκλίσεις στην ισχύ της ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχει το δίκτυο.
Για παράδειγμα, η ηλιακή ενέργεια μειώνεται όταν ο ήλιος δύει και η αιολική ενέργεια μειώνεται όταν ο αέρας είναι ακίνητος. Καθώς η υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων (EV) και τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης επιταχύνεται, η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια είναι έτοιμη να αυξηθεί.
Παραδοσιακά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούσαν την ιδανική λύση για την αποθήκευση ενέργειας, προκαλώντας, όμως, μια σειρά από περιβαλλοντικά προβλήματα καθώς συνδέονται με την εξόρυξη λιθίου και άλλων υλικών.
Η τολμηρή πρωτοβουλία της Κίνας με το EVx
Η Κίνα βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της καινοτομίας στις μπαταρίες βαρύτητας με το φιλόδοξο έργο EVx στο Rudong, που υλοποιείται σε συνεργασία με την ελβετική εταιρεία Energy Vault. Η Κίνα έχει κατασκευάσει μια πανύψηλη κατασκευή ύψους 120 μέτρων, σχεδιασμένη να ανυψώνει τεράστια μπλοκ 24 τόνων.
Κατά τη διάρκεια περιόδων πλεονάσματος ενέργειας, αυτά τα μπλοκ ανυψώνονται, αποθηκεύοντας ενέργεια για μελλοντική χρήση. Όταν η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας κορυφώνεται, τα μπλοκ κατεβαίνουν και η δυναμική τους ενέργεια που βρίσκεται στην καρδία αυτών των μπαταριών μετατρέπεται ξανά σε ενέργεια.
Αν το δούμε και ιστορικά, τα αντλιοηλεκτρικά συστήματα έχουν χρησιμοποιήσει τη βαρύτητα για αποθήκευση ενέργειας μετακινώντας νερό μεταξύ δεξαμενών σε διαφορετικά υψόμετρα. Παλαιότερα, τέτοια συστήματα θα ήταν αποτελεσματικά μόνο σε συγκεκριμένες περιοχές και με την χρήση μεγάλων όγκων υδάτινων μαζών. Οι σύγχρονες μπαταρίες βαρύτητας χρησιμοποιούν στερεές μάζες, όπως μεγάλα μπλοκ, τα οποία μπορούν να ανυψωθούν και να κατέβουν σε διάφορες τοποθεσίες, προσφέροντας μεγαλύτερη ευελιξία και επεκτασιμότητα.
Πώς λειτουργούν πρακτικά; Στην καρδιά των μπαταριών βαρύτητας βρίσκεται μια απλή αλλά ισχυρή έννοια: η δυναμική ενέργεια. Όταν μια μάζα ανυψώνεται, η ενέργεια αποθηκεύεται σε αυτήν λόγω της βαρύτητας. Αυτή η ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί όταν η μάζα αφεθεί να πέσει, οδηγώντας μια γεννήτρια ή έναν στρόβιλο για να μετατρέψει την κινητική ενέργεια πίσω σε ηλεκτρική ενέργεια. Και το βασικότερο πλεονέκτημά τους; Ενώ οι χημικές μπαταρίες υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου (βλέπε τις μπαταρίες των κινητών τηλεφώνων), η δυναμική ενέργεια στα συστήματα βαρύτητας παραμένει σταθερή, υπό την προϋπόθεση ότι τα μηχανικά εξαρτήματα διατηρούνται.
Παραδείγματα χρήσης μπαταριών βαρύτητας
Το σύστημα που έχει αυτή την στιγμή δημιουργηθεί, διαθέτει μέγιστη ισχύ 25 MW και συνολική χωρητικότητα 100 MWh, με εντυπωσιακή απόδοση μετ' επιστροφής άνω του 80%. Χρησιμοποιώντας υλικά τοπικής προέλευσης για την κατασκευή, η Κίνα θέτει προηγούμενο για βιώσιμες ενεργειακές λύσεις που θα μπορούσαν να υιοθετηθούν παγκοσμίως.
Στη Σκωτία για παράδειγμα, η νεοσύστατη εταιρεία Gravitricity διερευνά μια νέα προσέγγιση στην αποθήκευση βαρύτητας, αξιοποιώντας εγκαταλελειμμένα φρέατα ορυχείων. Το πιλοτικό τους έργο στο λιμάνι του Leith απέδειξε με επιτυχία τη δυνατότητα ανύψωσης και κατεβάσματος βαρών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η μέθοδος αξιοποιεί τις υπάρχουσες υποδομές, μειώνοντας την ανάγκη για νέες κατασκευές και ελαχιστοποιώντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, παρέχοντας τόσο μια οικονομικά αποδοτικότερη λύση αποθήκευσης, όσο και δίνοντας μια νέα πνοή στις εγκαταλελειμμένες τοποθεσίες.
Προκλήσεις και περιορισμοί
Παρά τις πολλές δυνατότητές που έχουν οι μπαταρίες βαρύτητας δεν ταιριάζουν σε κάθε περίπτωση. Ενώ για παράδειγμα μπορούν να αποτελέσουν έναν εξαιρετικό σύμμαχο για την για εφαρμογές δικτύου μεγάλης κλίμακας δεν είναι τόσο αποτελεσματικές για οικιακή εγκατάσταση κυρίως λόγω του κόστους και του μέγεθος των υποδομών που απαιτούν.
Καθώς οι ενεργειακές απαιτήσεις συνεχίζουν να αυξάνονται, η εύρεση λύσεων που είναι βιώσιμες, αποδοτικές και γεωπολιτικά ουδέτερες είναι ζωτικής σημασίας. Οι μπαταρίες βαρύτητας μπορεί να αποτελέσουν μια καλή ενναλακτική λύση για να καλύψουν αυτές τις ανάγκες, αλλά η επιτυχία τους θα εξαρτηθεί από την υπερνίκηση των αρχικών οικονομικών και υλικοτεχνικών εμποδίων.
www.worldenergynews.gr
