Grawitacyjne magazyny energii oparte na windach czy dźwigach wydają się sensownymi i tanimi alternatywami do magazynów opartych na ogniwach Li-ion. Okazuje się jednak, że takie instalacje mają gigantyczne rozmiary a potrafią przechowywać stosunkowo niewielkie ilości energii jak na ilość zajmowanej przestrzeni. Eksperymentują z nimi Chińczycy, my możemy uczyć się na ich wdrożeniach.
Grawitacyjny magazyn energii kontra baterie
Grawitacyjny magazyn energii to urządzenie, które wykorzystuje nadmiar energii elektrycznej, by wyciągać ciężary na zadaną wysokość. Kiedy w sieci pojawia się niedobór energii, hamulce są zwalniane i przyciągany przez Ziemię ciężar rozkręca generatory prądu. Idea na papierze prezentuje się kusząco, bo przecież „niczego nie trzeba”, „wszystko już jest w starych kopalniach” oraz „ciężarem może być cokolwiek, nawet piasek”. Słowem: na papierze takie instalacje wyglądają na tanie i sensowne.
Oto prawdopodobnie największy grawitacyjny magazyn energii na świecie (nie licząc elektrowni szczytowo-pompowych) o pojemności 100 MWh i mocy 25 MW, tutaj jeszcze w trakcie budowy (źródło). Powstał w Chinach, po jego prawej stronie stoi budynek biurowy, widać też pojedynczych ludzi:
Dla porównania: tak wygląda fragment magazynu energii Moss Landing (Kalifornia, Stany Zjednoczone) w trakcie budowy. W jego skład weszło w sumie 256 Megapacków Tesli, instalacja ma 730 MWh pojemności i 182,5 MW mocy, czyli też została skonfigurowana do podtrzymania trwającego maksymalnie cztery godziny. Jeden Megapack ma 3,9 MWh pojemności, do zrównoważenia chińskiego magazynu wystarczyłby zestaw zaznaczony na czerwono. Po jego lewej stronie stoją ludzie, warto porównać ich sylwetki z sylwetkami osób przy konstrukcji z Chin:
Jak wyliczył na Iksie Seaver Wang, który znalazł chiński magazyn na Mapach Google, instalacja mogłaby przechować mniej niż półgodzinną produkcję pobliskiej farmy wiatrowej. W obu przypadkach zwiększenie pojemności wymagałoby rozbudowy, przy czym magazyny energii oparte na ogniwach Li-ion rozrastają się w poprzek, na powierzchni, a magazyny grawitacyjne mogą rosnąć i poziomo, i pionowo, w górę lub w głąb ziemi.
Grawitacyjne magazyny energii mają bardzo niską gęstość energii. Inny użytkownik Iksa obliczył, że 1 GWh energii – ilość energii, jaką produkuje elektrownia o mocy 1 GW w godzinę (Bełchatów: 5,1 GW mocy zainstalowanej) – dałoby się przechować w grawitacyjnym magazynie energii wynosząc obiekt o wadze lotniskowca na wysokość 3,6 kilometra. Każdy może sprawdzić te obliczenia, to wiedza z fizyki na poziomie szkoły podstawowej:
The formula for gravitational potential energy is E = mgh, where m = mass, g = gravitational acceleration, and h = height.
Example:
Suppose you have an aircraft carrier that weighs 100,000 tons = 100,000,000 kg. You lift it h = 1 m in Earth surface gravity of 10 m/sec^2.… pic.twitter.com/Bfw9Q9LL7w
— Joe Schembrie (@JoeSchembrie) July 31, 2024
