K, 7.12.2022

Majast saab patarei – teadlased leiutasid viisi, kuidas korrusmajades energiat salvestada

teadus.postimees.ee
Majast saab patarei – teadlased leiutasid viisi, kuidas korrusmajades energiat salvestada
Facebook Messenger LinkedIn Twitter
Comments 1
Kõrged majad peidavad endas kasutamata energiat. Koostöös tuuleparkide ja päikeseenergiajaamadega suudaksid need ehitised elektrivõrku stabiliseerida.
Kõrged majad peidavad endas kasutamata energiat. Koostöös tuuleparkide ja päikeseenergiajaamadega suudaksid need ehitised elektrivõrku stabiliseerida. Foto: Junfangsjs / Pixabay

Sel ajal, kui elekter on odav, võivad kõrgemad majad energiat salvestada. Kui aga jõuab kätte ülikalli elektri aeg või kui sootuks elektri kadumine ähvardab, saab need patareid kasutusele võtta ja ise elektrit toota. Lahendus on üsna lihtne ja seda saab kasutada olemasolevates majades.

Austria teadlased mõtlesid välja lahenduse, mida tegelikult juba osaliselt kasutatakse – gravitatsioonipatarei, kuid andsid sellele uue rakenduse pilvelõhkujates ja muudes kõrgetes hoonetes kasutamiseks. See tagab võimaluse võrgu energiabilanssi tasakaalustada ehk teisisõnu salvestada energiat siis, kui see on odav (näiteks kui päikesepaneelid ja tuulikud täie hooga toodavad rohkem, kui vaja läheb) ning anda oma panuse võrku sel ajal, kui tarbimine on suurem ja rohelise energia tootmisvõimsus väiksem ehk tuulevaiksel ööl või tipptunnil.

Lahenduse jaoks on vaja kõrghoonet või korrusmaja ning pisut vaba ruumi ülakorrustel ja keldris. Neid korruseid peab ühendama lift, mis tavaliselt on kõrgematel majadel niikuinii olemas. Lahenduse leiutajad andsid süsteemile nimeks LEST (Lift Energy Storage Technology ehk «Tõstmisenergia salvestamise tehnoloogia» või «Liftienergia salvestamise tehnoloogia»). 

Idee tuli uurimisgrupi juhil Julian Huntil sellest, et ta kolis hiljuti elama 14. korrusel asuvasse korterisse ning kulutab nüüd üsna palju aega liftis üles-alla liikudes. Sel ajal tekivadki uued huvitavad mõtted. Näiteks mõtles ta sellele, kuidas saaks lifte ära kasutada siis, kui need inimesi ei vea. Valdava osa ajast seisavadki liftid niisama, olles tõsiselt koormatud vaid lühikeste tipptundide ajal. 

Nii tekis Hunti juhitud uurimisrühmal idee välja töötada lahendus, mis liftide vaba aja ära kasutaks.

LEST-süsteemi liftid toimetavad sel ajal, kui inimesed neid ei kasuta, alumistelt korrustelt raskusi kõige ülemiste korruste vabadele pindadele. Lifti sisse ja liftist välja transpordivad koormat ladudes kasutatavad robotiseeritud alused, mida on juba näha ka Eestis. See tähendab, et väikesed ratastel mehitamata alused võtavad odavama elektri ajal allkorrustelt koorma peale, tellivad lifti ja sõidavad üles. Üleval ladustatakse raskused vabadesse ruumidesse, mida keskmistes pilvelõhkujates tavaliselt leidub. Kalli elektri ajal toimub kõik vastupidi ning kogu süsteemi on väga lihtne arvutiga juhtida, mis jälgib energiahindu ja organiseerib transporti just nagu väike laosüsteem.

Inimestega kokkupuudet laorobotitel eriti pole, kuna sel hetkel, kui keegi lifti kasutab, energiarobotid ootavad.

Kui suure patarei saab maailma kõrgeimast hoonest?

Foto: Pixabay

828-meetrise maailma kõrgeima ehitise Burj Khalifa energiasalvestuse potentsiaal kõrgust ja kandevõimet arvestades on 9 kuni 90 MWh.

Elektri tootmiseks pole vaja palju ümber teha. Osa lifte ongi juba varustatud regeneratiivsete süsteemidega, mis muudavad alla sõites liftimootori elektrigeneraatoriks. 

Põhimõtteliselt saaks seda süsteemi rakendada ka mõne laoruumiga, kus pakke vastavalt elektrihinnale üles-alla veetakse, kuid need peavad olema rasked. Massi tagamiseks soovitatakse kasutada märga liiva, betooni, kive või metalli.

Oma teadustöös on teadlased välja arvutanud, et märja liiva konteinerid raskusega üks tonn võiksid salvestada ühes hoones energiat 545 kWh, kui kasutada 5000 konteinerit ja vinnata neid vähemalt 50 meetri kõrgusele. Selles arvutuses on arvestatud ka liftide efektiivsusega. Sajameetrises pilvelõhkujas võiks salvestada juba ühe megavatt-tunni energiat.

Praktilise rakendusena pakuvad LESTi väljamõtlejad seda lahendust New Yorgis kasutamiseks. New Yorgi lähedal asuvad avamere tuuleelektrijaamad, mille toodanguga saaks toita New Yorgi pilvelõhkujaid, mis soodsa tuule ajal raskusi üles tõstavad. Kavandatava LEST-süsteemi salvestusvõimsus oleks 30 GWh. Selle mahu saavutamiseks oleks vaja 2752 kõrghoonet, konteinerite liigutamiseks vajalik keskmine kõrguste vahe võiks olla sada meetrit. Sellise salvestussüsteemiga oleks võimalik energiat talletada ligi poole odavamalt kui tavaliste akudega ning lisaks poleks vaja maa seest kaevandada haruldast liitiumi, vaid toormaterjaliks sobib tavaline märg liiv.

Teadlased käisid läbi maailma pilvelõhkujate nimekirja, kuhu kuulub 22 585 üle 50 meetri kõrgust hoonet, ning leidsid, et kui neid kasutada gravitatsioonipatareidena, võiks salvestada 300 GWh energiat. Eestiski on sobivaid üle viiekümne ja isegi üle saja meetri kõrgusi maju, nagu näiteks Tornimäe kaksiktornid (kõrgus 117 meetrit), Radisson Blu Sky hotell (104,7 meetrit), SEB Panga peakontor (94,5 meetrit), Tartu Tigutorn (89,9 meetrit), Olümpia hotell (84 meetrit), City Plaza (78 meetrit), Viru hotell (74 meetrit) jne. Kõik üle 50 meetri kõrgused ehitised sobivad, kus on piisaval kõrgusel vabu ruume tonniste konteinerite ladustamiseks.

Märksõnad
Tagasi üles