Как ученые могут превратить заброшенные шахты в гравитационные батареи?

Когда руда в шахте исчерпывается, от нее больше нет никакой пользы — она просто становится заброшенной дырой в земле. Однако, согласно новому исследованию, стволы таких шахт могут служить гравитационными батареями для накопления энергии.

Статья была недавно опубликована в журнале Energies.

Что такое гравитационная батарея?

Это накопитель энергии, хранящий потенциальную гравитационную энергию. Затем эта электроэнергия может быть использована в те моменты, когда в ней будет потребность в сети. Либо же, когда в сети есть избыточная энергия, система гравитационных батарей использует ее, чтобы увеличить нагрузку на сеть, при этом сохраняя энергию для последующего использования. Такие устройства рассматриваются как часть возобновляемых источников энергии, решая проблему накопления энергии в электросети.

Одним из наиболее распространенных типов этой технологии является так называемая гидроэлектрическая система с насосным накопителем. В этой системе вода сбрасывается с большой высоты и вырабатывает электроэнергию, раскручивая турбины по мере того, как она течет вниз по склону. Когда появляется избыток энергии, вода перекачивается обратно в исходную точку.

В прошлом году ученые из австрийского Международного института прикладного системного анализа (IIASA) предложили другой тип гравитационной батареи. Основная идея заключалась в том, что лифты в высотных зданиях будут использовать системы рекуперативного торможения для выработки электроэнергии при спуске с верхних этажей на нижние.

Недавно этой же группой ученых была предложена система подземного гравитационного хранения энергии (UGES). В ней также будут использовать лифты, но они будут перемещаться в заброшенных шахтных стволах, поднимая и опуская контейнеры с песком.

«Когда шахта закрывается, увольняют тысячи рабочих. Придуманная нами станция создаст новые вакансии, поскольку шахта будет предоставлять услуги по хранению энергии», — рассказали авторы идеи.

По проекту, электродвигатели будут поднимать и опускать контейнеры с песком, вырабатывая электроэнергию за счет рекуперативного торможения на пути вниз, а затем частично используя ее на обратном пути. Для максимальной эффективности элеваторы могут принимать груз на поверхности и сбрасывать его на дне шахты. В таком случае они смогут удалять лишний песок снизу, когда в сети возникает избыток энергии.

По оценкам ученых, одна такая станция может сохранять от 7 до 70 тераватт-часов электроэнергии. При этом шахты уже имеют базовую инфраструктуру и подключены к электросети, что значительно удешевляет и облегчает внедрение установок.