تولید برق با انرژی گرانشی
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ گروهی از دانشمندان اروپایی قصد دارند نوع جدیدی از باتری‌ها را با استفاده کوه به وجود آورند. این سخت‌افزار جدید توانایی ذخیره‌سازی انرژی را در دراز مدت دارد.
ماهیت متناوب منابع انرژی‌های طبیعی مانند خورشید و باد، ادغام و به‌کارگیری آن‌ها را در شبکه‌های برق با چالش مواجه می‌کند؛ زیرا به منبع تغذیه ثابت نیاز دارد. اپراتورهای شبکه، به منظور ارائه خدمات دائمی و قطع نشدن جریان برق، باید انرژی اضافی به دست آمده را در مکانی ذخیره کنند تا در هنگام شب یا قطع شدن باد بتوانند به کار خود ادامه دهند.
جولین هانت (Julian Hunt)، یکی از پژوهشگران موسسه بین‌المللی تحلیل سامانه‌های کاربردی (International Institute for Applied Systems Analysis) در آستین گفت:
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها تبدیل 100 درصد انرژی تجدید پذیر به انرژی بلند مدت است.
هانت توضیح داد، در حال حاضر باتری‌های لیتیوم-یونی به وفور در بازار یافت می‌شوند؛ اما این باتری‌ها برای ذخیره‌سازی کوتاه‌مدت مفید هستند؛ زیرا میزان شارژی که در خود نگه می‌دارند، به مرور زمان کاهش می‌یابد. به منظور ذخیره‌سازی کارآمد انرژی برای چندین ماه یا سال در این روش تعداد زیادی باتری مورد نیاز است که هزینه نهایی را به شدت افزایش می‌دهد.
هانت و گروهش به منظور رفع چالش بالا در حال پیاده‌سازی طرحی نوآورانه برای تکمیل باتری‌های لیتیوم یونی هستند که توانایی ذخیره‌سازی انرژی را در طولانی‌مدت دارد. از این روش با عنوان «ذخیره‌سازی انرژی جاذبه کوه» (Mountain Gravity Energy Storage) یاد می‌شود. درست به مانند نیروگاه‌های برق‌آبی، در این روش نیز مواد در ارتفاع ذخیره می‌گردد تا با استفاده از نیروی گرانش برق تولید شود. انرژی در این حالت زمانی بازیابی می‌شود که مواد از ارتفاع سقوط کرده، توربین را به منظور تولید برق حرکت دهند.
هانت ادامه داد:
به جای ساخت سد، ما در نظر داریم یک مخزن بزرگ شن و ماسه به وجود آوریم. کلید اصلی موفقیت این طرح پیدا کردن دو قله کوه است که با یکدیگر اختلاف ارتفاع داشته باشند. در حالت ایدئال این تفاوت باید به 1000 متر برسد. هر چه این اختلاف بیشتر باشد، هزینه‌ی نهایی پیاده‌سازی آن کمتر خواهد شد.
هر دو سایت نیروگاه یاد شده مشابه هستند. هرکدام از آن‌ها شامل یک ایستگاه مشابه معدن می‌شوند که شن و ماسه را در خود ذخیره می‌کنند و یک جایگاه سوخت به صورت مستقیم در زیر آن قرار می‌گیرد. در نیروگاه پایین مواد به داخل مخازن در حال انتظار ریخته می‌شوند، سپس به واسطه کابل و موتور نصب شده در هر دو ساختمان، به بخش بالایی منتقل می‌گردند. شن و ماسه برای چند هفته، ماه یا سال تا زمانی که آماده استفاده شوند، در بخش بالایی ذخیره می‌شوند. هنگامی که این مواد به پایین کوه منتقل می‌گردند، انرژی ذخیره شده در آن‌ها آزاد شده و برق تولید می‌شود.
پژوهشگران یاد شده اظهار کرد، سامانه مورد بسیار انعطاف‌پذیر است؛ زیرا می‌توان به سادگی سرعت کابل‌ها را تغییر داد، وزن محموله را بیشتر کرد یا تعداد مخازن موردنیاز را با توجه به انرژی موردنیاز افزایش یا کاهش داد. به علاوه ذخیره‌سازی انرژی جاذبه کوه، از دیگر روش‌های ذخیره‌سازی بلندمدت انرژی مانند سد و برق‌آبی بهینه‌تر است؛ زیرا تأثیر بسیار کمی روی طبیعت می‌گذارد. به علاوه ماسه ارزان‌تر از آب است و هیچ‌گاه تبخیر نمی‌شود؛ بنابراین به صورت نامحدود می‌توان از آن استفاده کرد.
جولین هانت تخمین می‌زند، هزینه ذخیره‌سازی انرژی در روش مذکور سالانه بین 50 تا 100 دلار برای هر مگاوات هزینه دارد. این در حالی است که باتری‌های لیتیوم یونی حداقل 10 برابر هزینه‌بر هستند. از طرفی انرژی موردنیاز برای انتقال مواد به ایستگاه‌های بالاتر به واسطه انرژی گرانشی خود سیستم تأمین می‌شود.
هانت و گروهش از اولین افرادی نیستند که قصد دارند از انرژی گرانش برای تولید و ذخیره‌سازی برق استفاده کنند. یک استارت‌آپ سوئیسی به نام «انرژی والت» (Energy Vault) سامانه‌ای ساخته‌اند که در آن 5 هزار بلوک سیمانی از یک ساختمان 33 طبقه بالا و پایین می‌روند. شرکت «Gravitricity» نیز در ادینبورگ، حفره‌ای عظیم در زمین حفر کرده و وزنه‌ای سنگین را به سمت انتهای آن رها می‌سازد و سپس به بالا بازمی‌گرداند. در آلمان هم شرکت «Heindl Energy»، در نظر دارد با استفاده از پمپ آب، تعداد زیادی سنگ را در ارتفاعات مختلف جابه‌جا کند.
وی افزود، فناوری ذخیره‌سازی انرژی جاذبه کوه به خصوص در مناطقی که تقاضای زیادی وجود ندارد، بسیار کاربردی است. این سامانه‌ها معمولاً کمتر از 20 مگاوات برق تولید می‌کنند که برای تأمین انرژی 7 هزار خانه 4 اتاقی کافی به نظر می‌رسد. برای مثال می‌توان از این نیروگاه در جزیره‌های کوچکی استفاده کرد.
پژوهشگران امیدوارند بتوان در آینده نزدیک از سامانه یاد شده به عنوان یک جایگزین کاربردی استفاده کرد.
