مصاعد ناطحة سحاب لتخزين واستغلال طاقة الجاذبية: هل أصبحت حقيقة واقعة؟
في الطلب على تحول الطاقة لتحرير نفسه من الوقود الأحفوري ، يتحول العالم ، من بين أمور أخرى ، إلى الطاقات المتجددة. أدى اتجاه التحويل العالمي هذا إلى انخفاض سريع في تكلفة إنتاج الطاقة الخضراء. لتكون قادرًا على تلبية المتطلبات الحالية وتوقع المتطلبات المستقبلية ، هناك حاجة متزايدة لتقنيات التخزين اليوم. يقترح المعهد الدولي لتحليل الأنظمة التطبيقية (IIASA) في فيينا حلاً لأفلام الخيال العلمي ، حيث تعمل مصاعد ناطحات السحاب على تشغيل وتشغيل "بطاريات الجاذبية". على الرغم من أنها بعيدة كل البعد عن أن تكون قادرة على تلبية استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي ، إلا أن هذه البطاريات الجديدة ستشكل دعمًا لا يستهان به في المدن ،
بالنسبة لمعظمنا ، تعتبر الطاقة المتجددة موردًا صحيًا ويمكن الوصول إليه بسهولة. على مدى العقد الماضي ، نمت قدرة العالم على إنتاج الطاقة الخضراء بشكل مطرد ، ومن المتوقع أن تزيد بنسبة 60٪ أخرى بحلول عام 2026. ومن المتوقع بعد ذلك أن يكون إجمالي الإنتاج معادلاً لإنتاج محطات الطاقة الأحفورية والنووية مجتمعة. وفقًا لتقديرات وكالة الطاقة الدولية ، ستشكل الطاقة المتجددة ما يقرب من 95 ٪ من الزيادة في قدرة الطاقة العالمية ، وسيأتي أكثر من نصفها من الطاقة الشمسية.
بالإضافة إلى إمكانات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح التي لا تزال غير مستغلة إلى حد كبير ، توجد موارد متجددة أخرى مثيرة للاهتمام ، مثل طاقة المد والجزر (الطاقة من أمواج وتيارات المحيطات) ، والطاقة الحرارية الأرضية ، إلخ.
في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Science Direct ، اقترح الباحثون استغلال الطاقة الكامنة (الجاذبية المبتذلة) لتحويلها إلى طاقة كهربائية. هذا حل تخزين مبتكر تم تقديمه بالفعل في الماضي ، ويمكن أن يأتي على وجه الخصوص من المصاعد في المباني الكبيرة.
يتم بالفعل استخدام استغلال الطاقة الكامنة المتراكمة عن طريق تغيير الارتفاع في الطاقة الكهرومائية على سبيل المثال ، التخزين عن طريق الضخ وكذلك في أنظمة الطفو. ومع ذلك ، فإن المفهوم الجديد الذي اقترحه الباحثون ، والذي أطلق عليه اسم Lift Energy Storage Technology (LEST) ، يراكم الطاقة عن طريق رفع حاويات من الرمل الرطب (أو غيرها من المواد عالية الكثافة) خارج وداخل المصاعد بمقطورات مستقلة.
يقول جوليان هانت ، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث في IIASA's Sustainable Service Systems Research " مجموعة.
ظام له مزايا عديدة
الميزة الرئيسية لنظام التخزين LEST هي أن المصاعد متوفرة مسبقًا بالفعل ولا تتطلب استثمارات محددة في الفضاء. كما تم بالفعل إنشاء "الطاقة المتاحة" في المصاعد ذات أنظمة الكبح المتجددة (استعادة الطاقة الحركية). بالإضافة إلى ذلك ، يوجد ما يقرب من 18 مليون مصعد في الخدمة في جميع أنحاء العالم ، وبعضها لا يزال معطلاً لفترة طويلة. يمكن بعد ذلك استخدام تلك التي لا تحمل أي شخص لتخزين الكهرباء.
سيتم نقل الأحمال (الثقيلة) إلى أعلى المبنى "لتحميل" ناطحة سحاب ، ثم يتم تحريرها باستخدام أنظمة الكبح التجديدي الحالية في المصاعد الحديثة لاستعادة الطاقة. :copyright: IIASA
وفقًا للباحثين النمساويين ، فإن المصاعد الذكية المزودة بمحركات تروس متزامنة ومغناطيس دائم تكون فعالة بنسبة 92٪ عند تحميلها بالكامل وتعيينها للنزول عند المستوى الأمثل لسرعة إنتاج الطاقة. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة ، فسيكفي تكوين المصاعد بحيث تبدأ في النزول بسرعة أكبر. يمكن أن يكون النظام بأكمله أكثر كفاءة مع أنظمة الرفع المغناطيسي بدون كابلات.
علاوة على ذلك ، سيكون نظام "بطارية الجاذبية" الجديد مفيدًا أيضًا من حيث التكاليف. يقدر سعر تخزين الطاقة في نظام LEST ما بين 21 دولارًا و 128 دولارًا للكيلوواط / ساعة ، اعتمادًا على ارتفاع المبنى. بالمقارنة ، تكلف أنظمة البطاريات من المختبر الوطني للطاقة المتجددة حوالي 345 دولارًا للكيلوواط / ساعة في عام 2020.
يقدر باحثو IIASA أيضًا أن المباني الأطول يمكن أن تنتج وتخزن ما بين 30 و 300 جيجاوات في الساعة ، وهو أكثر من كافٍ لتزويد نيويورك بالكامل بالطاقة لمدة شهر تقريبًا.
التحديات للتغلب عليها
لكن هذا النظام الجديد يجب أن يتغلب على بعض التحديات قبل أن يتم تطبيقه. على وجه الخصوص ، ليس لديها حتى الآن القدرة على تلبية الذروة الحالية في الطلب على الطاقة الكهربائية.
ومع ذلك ، فإن تخزين الطاقة في وسط المدينة سيظل قادرًا على دعم شبكة الكهرباء الرئيسية ، عن طريق سد الفجوات أو عن طريق التدخل في حالة الأعطال. " الاستخدام المنسق لهذه الموارد الموزعة يخفف من الحاجة إلى الاستثمار في أنظمة التخزين المركزية واسعة النطاق " ، كما يقول بهنام زكيري ، المؤلف المشارك للدراسة والباحث مع مجموعة أبحاث التقييم المتكامل. وتغير المناخ من IIASA.
لا يزال من الضروري أيضًا إنشاء وتحديد المساحة المطلوبة لتخزين أحمال التخزين ، في الجزء العلوي من المباني عندما يكون النظام مشحونًا بالكامل وفي الجزء السفلي عند تفريغه. يجب أيضًا مراعاة الوزن الأقصى الذي يمكن أن تتحمله أسقف المبنى.
https://trustmyscience.com/ascenseurs-gratte-ciel-batteries-stockage-gravitationnel/?fbclid=IwAR39SSlIjO4KyIhqrAbVh5OS8Vg0fhSQ4U-9N-RqaUuU_tWBbETklvH7zxw
بالنسبة لمعظمنا ، تعتبر الطاقة المتجددة موردًا صحيًا ويمكن الوصول إليه بسهولة. على مدى العقد الماضي ، نمت قدرة العالم على إنتاج الطاقة الخضراء بشكل مطرد ، ومن المتوقع أن تزيد بنسبة 60٪ أخرى بحلول عام 2026. ومن المتوقع بعد ذلك أن يكون إجمالي الإنتاج معادلاً لإنتاج محطات الطاقة الأحفورية والنووية مجتمعة. وفقًا لتقديرات وكالة الطاقة الدولية ، ستشكل الطاقة المتجددة ما يقرب من 95 ٪ من الزيادة في قدرة الطاقة العالمية ، وسيأتي أكثر من نصفها من الطاقة الشمسية.
بالإضافة إلى إمكانات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح التي لا تزال غير مستغلة إلى حد كبير ، توجد موارد متجددة أخرى مثيرة للاهتمام ، مثل طاقة المد والجزر (الطاقة من أمواج وتيارات المحيطات) ، والطاقة الحرارية الأرضية ، إلخ.
في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Science Direct ، اقترح الباحثون استغلال الطاقة الكامنة (الجاذبية المبتذلة) لتحويلها إلى طاقة كهربائية. هذا حل تخزين مبتكر تم تقديمه بالفعل في الماضي ، ويمكن أن يأتي على وجه الخصوص من المصاعد في المباني الكبيرة.
يتم بالفعل استخدام استغلال الطاقة الكامنة المتراكمة عن طريق تغيير الارتفاع في الطاقة الكهرومائية على سبيل المثال ، التخزين عن طريق الضخ وكذلك في أنظمة الطفو. ومع ذلك ، فإن المفهوم الجديد الذي اقترحه الباحثون ، والذي أطلق عليه اسم Lift Energy Storage Technology (LEST) ، يراكم الطاقة عن طريق رفع حاويات من الرمل الرطب (أو غيرها من المواد عالية الكثافة) خارج وداخل المصاعد بمقطورات مستقلة.
يقول جوليان هانت ، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث في IIASA's Sustainable Service Systems Research " مجموعة.
ظام له مزايا عديدة
الميزة الرئيسية لنظام التخزين LEST هي أن المصاعد متوفرة مسبقًا بالفعل ولا تتطلب استثمارات محددة في الفضاء. كما تم بالفعل إنشاء "الطاقة المتاحة" في المصاعد ذات أنظمة الكبح المتجددة (استعادة الطاقة الحركية). بالإضافة إلى ذلك ، يوجد ما يقرب من 18 مليون مصعد في الخدمة في جميع أنحاء العالم ، وبعضها لا يزال معطلاً لفترة طويلة. يمكن بعد ذلك استخدام تلك التي لا تحمل أي شخص لتخزين الكهرباء.
وفقًا للباحثين النمساويين ، فإن المصاعد الذكية المزودة بمحركات تروس متزامنة ومغناطيس دائم تكون فعالة بنسبة 92٪ عند تحميلها بالكامل وتعيينها للنزول عند المستوى الأمثل لسرعة إنتاج الطاقة. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة ، فسيكفي تكوين المصاعد بحيث تبدأ في النزول بسرعة أكبر. يمكن أن يكون النظام بأكمله أكثر كفاءة مع أنظمة الرفع المغناطيسي بدون كابلات.
علاوة على ذلك ، سيكون نظام "بطارية الجاذبية" الجديد مفيدًا أيضًا من حيث التكاليف. يقدر سعر تخزين الطاقة في نظام LEST ما بين 21 دولارًا و 128 دولارًا للكيلوواط / ساعة ، اعتمادًا على ارتفاع المبنى. بالمقارنة ، تكلف أنظمة البطاريات من المختبر الوطني للطاقة المتجددة حوالي 345 دولارًا للكيلوواط / ساعة في عام 2020.
يقدر باحثو IIASA أيضًا أن المباني الأطول يمكن أن تنتج وتخزن ما بين 30 و 300 جيجاوات في الساعة ، وهو أكثر من كافٍ لتزويد نيويورك بالكامل بالطاقة لمدة شهر تقريبًا.
التحديات للتغلب عليها
لكن هذا النظام الجديد يجب أن يتغلب على بعض التحديات قبل أن يتم تطبيقه. على وجه الخصوص ، ليس لديها حتى الآن القدرة على تلبية الذروة الحالية في الطلب على الطاقة الكهربائية.
ومع ذلك ، فإن تخزين الطاقة في وسط المدينة سيظل قادرًا على دعم شبكة الكهرباء الرئيسية ، عن طريق سد الفجوات أو عن طريق التدخل في حالة الأعطال. " الاستخدام المنسق لهذه الموارد الموزعة يخفف من الحاجة إلى الاستثمار في أنظمة التخزين المركزية واسعة النطاق " ، كما يقول بهنام زكيري ، المؤلف المشارك للدراسة والباحث مع مجموعة أبحاث التقييم المتكامل. وتغير المناخ من IIASA.
لا يزال من الضروري أيضًا إنشاء وتحديد المساحة المطلوبة لتخزين أحمال التخزين ، في الجزء العلوي من المباني عندما يكون النظام مشحونًا بالكامل وفي الجزء السفلي عند تفريغه. يجب أيضًا مراعاة الوزن الأقصى الذي يمكن أن تتحمله أسقف المبنى.
https://trustmyscience.com/ascenseurs-gratte-ciel-batteries-stockage-gravitationnel/?fbclid=IwAR39SSlIjO4KyIhqrAbVh5OS8Vg0fhSQ4U-9N-RqaUuU_tWBbETklvH7zxw