Thư viện Nguồn Tin KH&CN Tài nguyên là trí thức
Bài viết liên quan
Năng lượng tái tạo là không liên tục, vì vậy việc lưu trữ và giải phóng năng lượng sẽ rất quan trọng trong vài thập kỷ tới. Các nhà nghiên cứu của IIASA đã đưa ra một giải pháp hấp dẫn, đề xuất biến những tòa nhà chọc trời thành những cục pin trọng lực khổng lồ để lưu trữ năng lượng tái tạo cực kỳ rẻ.
Hệ thống Lưu trữ Năng lượng Thang máy sẽ biến các tòa nhà chọc trời thành các pin trọng lực khổng lồ và sẽ hoạt động hiệu quả hơn nữa nếu được kết hợp với các hệ thống thang máy từ tính không có cáp cấp tiếp theo như Multi-Thang máy của Thyssenkrupp, hình trên.
Năng lượng tái tạo là không liên tục, vì vậy việc lưu trữ và giải phóng năng lượng sẽ rất quan trọng trong vài thập kỷ tới. Các nhà nghiên cứu của IIASA đã đưa ra một giải pháp hấp dẫn, đề xuất biến những tòa nhà chọc trời thành những cục pin trọng lực khổng lồ để lưu trữ năng lượng tái tạo cực kỳ rẻ.
Khái niệm này rất đơn giản: năng lượng tái tạo dư thừa có thể được lưu trữ dưới dạng năng lượng tiềm năng, bằng cách sử dụng nó để nâng vật nặng lên một điểm cao hơn. Năng lượng đó sau đó có thể được giải phóng bằng cách sử dụng trọng lực để điều khiển một số loại máy phát điện. Các nhà nghiên cứu từ Viện Phân tích Hệ thống Ứng dụng Quốc tế (IIASA) ở Vienna, Áo, đã xem xét độ cao và vị trí của các tòa nhà chọc trời và thấy một lượng lớn kho lưu trữ năng lượng được xây dựng sẵn đang chờ được mở khóa.
Hệ thống Lưu trữ Năng lượng Thang máy (LEST) sẽ sử dụng các hệ thống thang máy hiện có trong các tòa nhà cao tầng. Nhiều chiếc trong số này đã được thiết kế với hệ thống phanh tái tạo có thể thu năng lượng khi thang máy hạ xuống, vì vậy chúng có thể được coi là máy phát điện được lắp đặt sẵn một cách hiệu quả. LEST cũng sẽ tận dụng các không gian trống trong toàn bộ tòa nhà, lý tưởng nhất là gần phía trên và phía dưới. Do đó, có thể rất rẻ nếu trang bị thêm loại khả năng này cho một tòa nhà, so với việc xây dựng một hệ thống pin trọng lực chuyên dụng ở bất kỳ nơi nào khác.
Về cơ bản, LEST sẽ tận dụng mọi thời gian ngừng hoạt động của thang máy, bằng cách di chuyển các vật nặng – như thùng chứa cát ướt lớn – từ dưới cùng của tòa nhà lên trên đỉnh, khi có năng lượng tái tạo dư thừa và từ trên xuống dưới, khi năng lượng đó có thể được sử dụng hoặc bán lại vào lưới điện.
Nhóm IIASA đã đề xuất xây dựng một loạt rô bốt xe kéo tự động cho công việc nhặt các quả nặng và kéo chúng vào và ra khỏi thang máy ở những nơi cần thận trọng. Chúng có thể được lưu trữ dọc theo các hành lang, hoặc trong các căn hộ hoặc văn phòng trống, hoặc có khả năng ở những không gian dành riêng cho những người không có lối đi riêng nếu một tòa nhà được quy hoạch với hệ thống này – một nửa tầng dự phòng gần đỉnh hoặc cuối của một tòa nhà có thể thực hiện được công việc, vì không cần thiết phải có trần nhà đủ cao để mọi người có thể đi lại.
Trọng lượng không cần phải đủ cồng kềnh để ngăn mọi người vào thang máy cùng với họ và robot có thể được lập trình để nhảy ra ngoài nếu hành khách bước vào thang máy và đẩy nó vượt quá sức nặng của nó. Các thuật toán có thể xác định thời điểm thích hợp nhất để nâng vật nặng lên cao và thời điểm thu hoạch năng lượng tích trữ, mà không biến hệ thống thang máy thành cơn ác mộng chờ đợi của người thuê.
Các vật nặng có thể được di chuyển lên đỉnh của tòa nhà để “sạc” một tòa nhà chọc trời, sau đó được thả ra bằng cách sử dụng phanh tái tạo hiện có trong thang máy để “xả” nó
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Năng lượng , các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng thang máy thông minh động cơ bánh răng nam châm vĩnh cửu hiện đại nhất có thể hoạt động với hiệu suất gần 92%, khi thang máy được tải đầy đủ và thiết lập để hạ xuống ở mức tối ưu tốc độ sinh năng lượng. Nếu cần một lượng lớn năng lượng nhanh chóng, thang máy có thể được thiết lập để hạ xuống nhanh hơn, với chi phí hiệu quả – và hệ thống này thậm chí có thể trở nên hiệu quả hơn khi được kết hợp với hệ thống thang máy từ tính kiểu Willy Wonka không có cáp như Thang máy đa năng Thysenkrupp ở hình ảnh trên cùng.
Có rất nhiều công nghệ lưu trữ năng lượng cấp lưới khác đang được phát triển, nhưng LEST có một số tính năng độc đáo có thể giúp nó có một chỗ ngồi trên bàn. Đầu tiên và quan trọng nhất, nó sống ngay giữa các thành phố mà nó phục vụ, sử dụng các thuộc tính làm sẵn của cơ sở hạ tầng cao nhất hiện có mà con người biết – giúp cắt giảm đáng kể chi phí vốn, vì tất cả những gì bạn cần làm là cuộn một số robot và trọng lượng vào sảnh đợi và điều khiển chương trình thang máy, và bạn đã rời đi.
Nó sẽ không thể đáp ứng nhu cầu tăng đột biến nhanh chóng hoặc đáng tin cậy như một dự án pin lớn – nhưng mặt khác, nó có thể là một cách tuyệt vời để giải quyết một số điểm yếu mà một hệ thống pin lớn mang lại, giống như thực tế là chúng sẽ kém hiệu quả hơn đối với các biến động phát sinh năng lượng theo mùa trong thời gian dài hơn và các tình huống mất điện nhiều ngày. LEST có thể tích trữ một tấn năng lượng theo nghĩa đen vào mùa hè, sau đó giải phóng dần nguồn năng lượng dự trữ qua mùa đông.
Những thách thức phía trước là khá rõ ràng trên cơ sở từng tòa nhà. Các tầng trên cùng có thể chứa được bao nhiêu trọng lượng, trước khi những trọng lượng nặng đó đâm xuyên qua các tầng và trang trí lại mọi căn hộ mà họ đi qua trên đường đi xuống? Có nơi nào rõ ràng để đậu những chiếc hộp này mà không để những người thuê nhà cao cấp ở tầng trên cùng của bạn bắt đầu một cuộc binh biến vì sự tắc nghẽn hành lang không?
Nếu bạn đang nghĩ đến việc sử dụng một căn hộ trống, thì tính kinh tế của hệ thống LEST sẽ tăng lên như thế nào, với giá thuê truyền thống cao đối với các căn hộ và văn phòng ở tầng trên – chưa kể đến mức giá tương xứng có thể được trích từ chỗ đậu xe ở tầng hầm?
Tuy nhiên, đó là một chút suy nghĩ gọn gàng và là một lựa chọn rẻ tiền đáng kể nếu dự đoán của nhóm nghiên cứu phù hợp. Chi phí lưu trữ năng lượng theo công suất lắp đặt của LEST ước tính vào khoảng từ 21-128 đô la Mỹ cho mỗi kWh, phần lớn phụ thuộc vào chiều cao của tòa nhà được đề cập. Để so sánh, Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia đã ước tính chi phí công suất lắp đặt của các hệ thống pin 4 giờ là 345 USD / kWh vào năm 2020, một con số mà nó dự kiến sẽ không giảm xuống dưới 100 USD / kWh cho đến cuối những năm 2040 ngay cả khi theo những giả định khó nhất.
Đó là chi tiêu vốn (CAPEX), không phải chi phí hoạt động (OPEX), nhưng nó vẫn đưa ra lập luận mạnh mẽ rằng loại công nghệ này nên được kiểm tra kỹ hơn. Nhóm IIASA ước tính rằng diện tích các tòa nhà cao tầng hiện nay trên thế giới có thể được chuyển đổi thành một nơi nào đó từ 30 đến 300 gigawatt giờ dự trữ năng lượng, phần trên của số đó sẽ đủ để vận hành toàn bộ Thành phố New York trong khoảng một tháng. với mức tiêu thụ hiện tại. Đó chắc chắn có thể là một đóng góp đáng kể.
Phạm Vương (newatlas)
