Когато една мина е изчерпана от ресурсите си, тя често се превръща в забравена рана в очите. Но сега учените искат да им дадат нов живот – съхраняване на енергия.
Светът все повече се обръща към възобновяеми енергийни източници като вятър и слънце, но е изправен пред предизвикателството за съхраняване на излишната енергия. Ново изследване на Международния институт за приложен системен анализ (IIASA) в Австралия смята, че решението може да се крие в изоставените мини.
Според изследването изведените от експлоатация мини може да бъдат пренасочени да работят като „гравитационни батерии“. Идеята е проста: излишната енергия се използва за повдигане на тежести, като пясък, нагоре в мината. Когато отново е необходима енергия, тежестта се изпуска, завъртайки турбина и преобразувайки кинетичната енергия от гравитацията обратно в електричество.
След това електричеството може да се използва, когато изискванията към мрежата са високи, а в други моменти, когато има излишна енергия в мрежата, системата от гравитационни батерии използва част от тази енергия, за да изтегли товара обратно, съхранявайки енергията за по-късна употреба.
Съхраняване на енергия чрез гравитация
Едно от ключовите предимства на този метод е, че при него отсъства проблемът със саморазреждането, както е при традиционните батерии. Енергията се съхранява в гравитационния потенциал на самата тежест, а не в батерия на химическа основа, която може да загуби своя заряд с течение на времето.
Една от най-разпространените гравитационни енергийни технологии е представена от помпено-акумулиращи водноелектрически системи, при които водата се освобождава от висока надморска височина, генерирайки електричество чрез въртене на турбини. Когато има излишна енергия, водата се изпомпва обратно до върха.
Подземна гравитационна система за съхранение на енергия: схема на различните секции на системата Julian David Hunt et al. / Energies, 2023
Но истинската привлекателност на идеята е, че вече има множество изоставени мини по света, които сравнително евтино може да се преустроят за тази цел. Повечето съдържат основната необходима инфраструктура и вече са свързани към електрическата мрежа.
Изследователите на IIASA са предложили нов тип гравитационна батерия, известна като подземно гравитационно съхранение на енергия (UGES), която използва асансьори в съществуващи изведени от експлоатация минни шахти и повдига и спуска контейнери, пълни с пясък. Електрически двигател и генераторни модули от двете страни на шахтата движат асансьора нагоре и надолу, генерирайки електричество чрез регенеративно спиране по пътя надолу и използвайки част от това електричество по пътя обратно нагоре.
IIASA изчислява, че преобразуването на една мина ще струва приблизително 1 – 10 долара на киловатчас и още 2000 долара на киловат мощност. Но потенциалната полза е огромна: изследователите смятат, че техният метод може да има глобален потенциал от 7 до 70 тераватчаса, като по-голямата част от този потенциал е концентрирана в Китай, Индия, Русия и САЩ – страните с най-много изоставени мини. За да поставим това в перспектива, световното потребление на енергия за 2021 г. е било около 25 тераватчаса.
Ползите от пренасочването на изоставени мини за съхранение на енергия не спират дотук. Изследователите смятат също, че гравитационните батерии в тези мини могат да възстановят или запазят някои от работните места, загубени при затварянето на мините.
(a) Минна дейност по света [1], (b) Брой подземни мини, работещи в САЩ от 1983 г. до 2019 г. Julian David Hunt et al. / Energies, 2023
Това е идея, която все още е в ранните етапи на изследване и развитие, но която може да окаже огромно влияние върху бъдещето на съхранението на възобновяема енергия. Следващата стъпка е да се проучи осъществимостта на идеята в по-голям мащаб, но изследването на IIASA предполага, че изоставените мини могат да бъдат рентабилно решение, което може да осигури и работни места.
„За да декарбонизираме икономиката, трябва да преосмислим енергийната система въз основа на иновативни решения, използващи съществуващите ресурси. Превръщането на изоставени мини в хранилища за енергия е един пример за много решения, които съществуват около нас, и ние трябва само да променим начина, по който ги използваме“, заключава Бехнам Закери, съавтор на изследването и изследовател в Програмата за енергия, климат и околна среда в IIASA.
Изследването е публикувано в списанието Energies.
ВИЖТЕ ОЩЕ: Учен за първи път телепортира енергия
