возобновляемая энергетика

В швейцарском муниципалитете Арбедо-Кастионе возвышается 70-метровый подъемный кран. Шесть рук торчат из вершины, поднимая гигантские блоки в небо. Но это не строительные блоки, и кран не используется для строительства.

Стальная башня представляет собой гигантскую систему хранения механической энергии, разработанную американо-швейцарским стартапом Energy Vault, которая использует гравитацию и 35-тонные кирпичи для хранения и высвобождения энергии.

Когда спрос на электроэнергию низкий, кран использует избыточную электроэнергию из швейцарской сети, чтобы поднять кирпичи и сложить их наверху. Когда спрос на электроэнергию возрастает, кирпичи опускаются, возвращая кинетическую энергию в сеть.

Это может звучать как школьный научный проект, но такая форма хранения энергии может оказаться жизненно важной, когда мир переходит на чистую энергию.

«Существует большой толчок к развертыванию возобновляемых источников энергии», — сказал Роберт Пикони, основатель Energy Vault, добавив, что компании находятся под растущим давлением со стороны правительств, инвесторов и сотрудников с целью обезуглероживания.

Но полагаться на возобновляемые источники энергии для стабильной энергии невозможно без аккумулирования энергии, говорит он. В отличие от электростанции, работающей на ископаемом топливе, и может работать днем и ночью, ветровая и солнечная энергия являются непостоянными, а это означает, что если облако закрывает солнце или наступает затишье, выработка электроэнергии падает.

По словам Пикони, чтобы конкурировать с ископаемым топливом, вам нужно «сделать возобновляемые источники энергии предсказуемыми», что означает хранение избыточной энергии и возможность распределять ее по мере необходимости.

Альтернативы батареям

Одним из решений этой проблемы являются литий-ионные батареи, которые уже подключены к электросетям по всему миру. Их можно заряжать с помощью электроэнергии, вырабатываемой ветром и солнцем, и высвобождать эту энергию по требованию.

В последние десятилетия технология быстро развивалась, говорит Дэн Шрив, глобальный руководитель отдела хранения энергии в Wood Mackenzie, исследовательской и консалтинговой фирме в области энергетики. По его словам, по большей части они использовались для краткосрочного хранения энергии (до шести часов), и по мере ускорения декарбонизации спрос на более долговечные хранилища будет расти.

Еще одним недостатком является то, что литий является ограниченным ресурсом, встречается только в определенных частях мира, и его добыча может нанести вред окружающей среде. Хотя стоимость батарей резко упала за последнее десятилетие, в 2021 году цены начали расти, поскольку спрос на литий превысил предложение.

По этим причинам Пикони говорит, что, хотя батареи отлично подходят для электромобилей или компьютерной электроники, они не «идеальны для крупной коммунальной торговли».

Вместо этого Energy Vault решила основывать свою технологию на методе, разработанном более 100 лет назад и широко используемом для хранения возобновляемой энергии: гидроаккумулирующих гидроэлектростанциях. В непиковые периоды турбина перекачивает воду из резервуара на низменности в резервуар на возвышенности, а в периоды пикового спроса вода стекает через турбину, вырабатывая электроэнергию.

Пикони говорит, что Energy Vault точно так же полагается на гравитацию, но «вместо воды мы используем композитные блоки».

Делая это таким образом, по его словам, компания не зависит от топографии и не должна копать резервуары или создавать дамбы, которые могут иметь негативное воздействие на окружающую среду.

«Просто и элегантно»

С тех пор как Energy Vault создала свой успешный прототип в Швейцарии в 2020 году, компания перешла от конструкции модели башни, высота которой может достигать 200 метров, к 20-этажным модульным зданиям, которые она называет «центрами устойчивости Energy Vault». Пикони говорит, что компания получила отзывы от потенциальных клиентов о том, что башня была «слишком высокой» и могла не соответствовать международным строительным нормам.

В центрах устойчивости будут использоваться те же кирпичи, сделанные из почвы и отходов, а высота зданий будет около 100 метров. Кирпичи будут перемещаться вверх и вниз внутри здания на тележках, управляемых системой искусственного интеллекта, которая определяет оптимальное время для зарядки или разрядки энергии в зависимости от спроса и предложения.

По его словам, центры будут иметь разную площадь, возможно, занимая от 1,5 до 20 акров в зависимости от емкости хранилища. Но они, скорее всего, будут установлены в местах, где пространство не является проблемой, например, рядом с существующими ветряными или солнечными электростанциями.

Технология Energy Vault «проста и элегантна», говорит Шрив, но он сомневается, что устройства могут конкурировать с литий-ионными батареями по цене.

Тем не менее, рынок жаждет альтернатив аккумуляторов. В то время как другие стартапы, такие как британская Gravitricity, которая сбрасывает грузы в заброшенные шахты, также изучают возможности хранения энергии на основе гравитации, ни один из них пока не сравнится с масштабами Energy Vault.

В феврале Energy Vault вышла на Нью-Йоркскую фондовую биржу, собрав около 235 миллионов долларов. Недавно было объявлено, что актер и эколог Леонардо Ди Каприо присоединился к стратегическому консультативному совету компании.

Центры устойчивости Energy Vault будут связаны с близлежащими ветряными или солнечными электростанциями, как показано на этом рендеринге. Кредит: Энергетическое хранилище

В этом году Energy Vault начнет строить центры устойчивости для дизельного топлива, которое требует непрерывного снабжения возобновляемой энергией для создания экологически чистого водородного топлива для авиационной промышленности. Он также подписал сделки на сумму до 880 миллионов долларов с такими компаниями, как Saudi Aramco, крупнейший в мире производитель нефти, металлургическая компания Korea Zinc и горнодобывающий гигант BHP.

Пикони уверен, что благодаря этой поддержке Energy Vault может помочь ускорить переход к источникам энергии.

На данный момент клиенты подписались на проекты, которые соответствуют 2,5 гигаватт-часам хранения энергии — значительное дополнение к 17 гигаватт-часам хранения энергии, которые, по оценкам Wood Mackenzie, в настоящее время используются в Соединенных Штатах. «С точки зрения воздействия, это довольно серьезно», — говорит Пикони.