У Китаї збудували батарею з 12 672 бетонних блоків: як вона працює

Швейцарські інженери зі стартапу Energy Vault привернули увагу всього світу три роки тому революційною концепцією: гравітаційна батарея у вигляді гігантської вежі, здатна накопичувати відновлювану енергію за допомогою бетонних блоків, які підіймаються й опускаються.

Це інноваційне рішення обіцяло сталу альтернативу традиційним акумуляторам та гідроакумулюючим електростанціям, усуваючи проблеми з довговічністю та обмеження, пов’язані з рельєфом місцевості, пише Libertatea.

Пілотний проєкт мав бути реалізований у Китаї, і сьогодні, через три роки, можна побачити, як ця ідея втілилася в життя.

Жудун, гравітаційна вежа в Китаї – між обіцянками та реальністю

Вежа, офіційно названа проєктом Жудун, була реалізована у співпраці з китайською компанією China Tianying і має висоту 148 метрів.

Її конструкція була розроблена для зберігання до 100 МВт·год відновлюваної енергії, з ефективністю, яка спочатку оцінювалася в 80% – це порівняно з гідроакумулюючими електростанціями, у яких ККД становить від 77% до 81%. Однак остаточні випробування показали ще вищу ефективність – у межах від 83% до 85%.

"Щоб витягти з батареї назад 100 МВт·год, під час її заряджання потрібно витратити приблизно 118 МВт·год електроенергії", – зазначають інженери.

Цей результат перевершує початкові очікування і пропонує більш стійку альтернативу звичайним акумуляторам, термін служби яких обмежений 10–15 роками і які схильні до деградації через цикли заряджання.

Як працює гравітаційна батарея

Принцип роботи вежі простий у теорії, але складний у реалізації. Конструкція складається з матриці 24 × 66 вертикальних відсіків, у кожному з яких знаходиться по вісім бетонних блоків вагою по 25 тонн.

Ці блоки підіймаються на висоту до 120 метрів за допомогою електродвигунів, тим самим накопичуючи енергію у вигляді потенційної енергії.

Коли потрібна електроенергія, блоки опускаються, і їхній рух приводить у дію генератори, що перетворюють гравітаційну енергію на електрику.

Загалом вежа в Жудуні може генерувати максимальну потужність у 26 МВт, що означає, що вона здатна забезпечувати електромережу енергією приблизно протягом чотирьох годин, перш ніж знадобиться перезарядка.

"Блок вагою 25 тонн, що опускається, змушує генератори розвивати потужність у 540 кВт", – пояснюють експерти.

Іншими словами, щоб краще зрозуміти, як усе це працює, можна уявити ліфтову шахту всередині будівлі та сам ліфт, що ковзає вгору й вниз.

У ліфта двигун зазвичай розташований безпосередньо на ньому, а зусилля для підйому близьке до зусилля для спуску завдяки противагам і шківу. Тут же можна уявити, що замість ліфта у нас нерухомі бетонні блоки або інші вантажі, прикріплені до металевих тросів, які проходять через шківи й з'єднані з двигунами, розташованими на верхньому поверсі.

Труднощі будівництва та висока вартість

Хоча технологія продемонструвала значний потенціал, практична реалізація проєкту зіткнулася з численними перешкодами.

Будівництво вежі зайняло більше часу, ніж передбачалося, через проблеми зі стабільністю ґрунту. Фундаменту знадобилися додаткові палі, щоб витримати загальну вагу бетонних блоків у 315 800 тонн.

Крім того, зростання цін на матеріали призвело до перевищення початкового бюджету. Загальна вартість проєкту перевищила 150 мільйонів євро (близько 7,7 мільярда гривень), що зробило його дорожчим, ніж акумуляторна електростанція чи навіть гідроакумулююча станція з аналогічними характеристиками.

Майбутнє гравітаційних батарей

Хоча будівництво прототипу в Жудуні обійшлося дорого, швейцарці з Energy Vault вважають, що накопичений досвід допоможе їм оптимізувати процеси та знизити витрати для майбутніх проєктів.

Поки китайські партнери стали більш стриманими щодо масштабного впровадження цієї технології, інтерес до рішень Energy Vault зріс на глобальному рівні.

Одна з головних переваг цієї технології – її довговічність. На відміну від звичайних акумуляторів, які з часом втрачають ефективність, бетонні блоки в гравітаційних вежах не зношуються, а потенційна енергія залишається постійною, вимагаючи лише періодичного обслуговування механізмів.

Хоча економічна доцільність проєкту залишається спірною порівняно з іншими рішеннями для зберігання енергії, інновація швейцарців може стати привабливим варіантом у регіонах без рельєфу, придатного для гідроакумулюючих станцій, або там, де довгострокова надійність має вирішальне значення.

У світі, який терміново шукає стійкі рішення для енергетичного переходу, гравітаційні батареї могли б відіграти важливу роль у майбутньому відновлюваної енергетики.