Hiinas hakatakse prügi tõstma, et gravitatsioonipatareiga elektrit toota (4)
25. aprill 2023, 11:44
/nginx/o/2023/04/25/15279917t1h193c.jpg)
Hiina prügikäitlusfirma hakkab alates juunist Shanghai lähedal hiiglaslikus parkimismaja meenutavas hoones prügiplokke tõstma, mis kaaluvad 24 tonni tükk. Seda aga vaid siis, kui päike paistab ja tuul puhub. Kui ilm rohelise elektri tootmist ei soosi, liiguvad plokid ülemistelt korrustelt liftiga alla ja toodavad elektrit. See on üks tähtsamaid lahendusi taastuvenergiajaamade kõikuva elektritoodangu silumiseks.
Tegemist on esimeste gravitatsioonipatareidega, mis ehitatakse elektrivõrgus energiasalvestuseks. Teatavasti on päikesest, tuulest, hüdro- ja laineenergiast elektri tootmine üsna kõikuva tulemusega ja sõltub ilmast, elektrivõrk aga peab tipptundidel igal juhul rohkem välja andma ja kui just sel hetkel pole piisavalt roheelektri, tekib probleem.
Just nendeks hetkedeks peabki kuskile energiat salvestama. Akud on selleks üsna kallid, katsetatud on ka suruõhusalvesteid ja vee pumpamist, kuid üks lihtne viis on lihtsalt suure toodangu aegadel üle jääva energiaga raskusi tõsta, et need siis tipptunni või toodangu madalseisu ajal liftidega gravitatsiooni mõjul madalamale sõidutada. Süsteemi on ühendatud elektrigeneraatorid, mille rasked plokid energiat tootma panevad.
Seni on ehitatud mitmeid katseeksemplare, kuid Šveitsi firma Energy Vault on nüüd Hiinasse ja USA-sse rajamas hiiglaslikumaid gravitatsioonijaamu, mis piirkonna elektrivõrke stabiliseerima hakkavad. Väiksemas mahus elektrit taastootev 5 MWh katsejaam kraanataolise torniga asub Šveitsis, kus on ka ettevõtte peakontor.
/nginx/o/2023/04/25/15279919t1hb83e.jpg)
Hiina süsteem on ehitatud jäätmekäitlusettevõttele China Tianying ning hakkab asuma 122 meetri kõrguses hoones. Energiasalvestusvõimsuseks on plokihoidlal 100 megavatt-tundi. Sellest piisab näiteks 3400 kodu elektritoiteks terveks päevaks. Süsteem peaks valmis saama juuniks.
Päike ja tuul tõstavad plokke
Päikesepaneelide või tuuleturbiinide jõul töötav lift tõstab suures hoones raske ploki vertikaalset šahti pidi võimalikult kõrgele ning edasi viib käru raskused horisontaalsel tasapinnal tihedalt üksteise kõrvale. Automaatselt töötav süsteem tõstab ja hoiustab sadu raskusi, kui päike paistab ja tuul puhub. Energy Vault on selleks välja töötanud oma automaatika.
Hoone juhtimissüsteem aga saab ülesande plokke alumistele korrustele lasta siis, kui elektrivõrk vajab lisavõimsust. See töö on täielikult automatiseeritud. Plokid laskuvad vertikaalsest šahtist ükshaaval ning igaüks paneb pöörlema elektrigeneraatorid, mis toodavad elektrit. Kõige suurem liiklus läheb gravitatsioonijaamas lahti tavaliselt õhtuti, kui päikesepaneelid enam ei tooda ja tarbijatel on tarbimise tipphetked.
See on tegelikult hiiglaslik gravitatsioonipatarei, mis salvestab energiat keemiliste patareide asemel potentsiaalseks energiaks.
Energy Vault ehitab praegu kaht sellist suuremahulist hoonet – üks kerkib Hiinas Rudongis Shanghaist põhja pool ja teine Snyderis Texases, Dallasest umbes 400 km läänes. Kuna Energy Vaulti gravitatsioonisalvestuse tehnoloogiaga varasem katsejaam genereeris vaid viis megavatt-tundi, on need kaks uuemat rajatist ja eeldatavad järglased juba elektrivõrgu stabiliseerimise jaoks mõistlikult suure mahuga, ulatudes saja megavatt-tunnini.
Kuid siiski on tegemist veel eksperimendiga, mille käigus jälgitakse, kui palju läheb maksma niimoodi energia salvestamine ja tagasi võrku andmine ning kas see end suures mahus ka ära tasub?
Hiinasse tuleb 2 GWh hiigel-gravitatsioonipatarei
Hiina on andnud võrgu stabiliseerimiseks rohelise tule rohelist energiat salvestavatele gravitatsioonijaamadele ning sõlmis Šveitsi firmaga lepingu suures mahus jaamade rajamiseks tööstusparkidesse.
Esimene väljakuulutatud asukoht pärast Shanghaid on kinnitatud 2 GWh süsteemi jaoks Sise-Mongoolias Gobi kõrbes.
Teine suurem huviline gravitatsioonienergiajaamadele on USA. Esialgu küll on kokkuleppe järgi plaanis ehitada Jupiter Powerile Texases ja Californias veel kokku 220 MWh «tavalisi» akusalvestusjaamu, kuid Texases kerkib esimene suurem gravitatsioonijaam ka. See on Hiina omast kitsam ja kõrgem, 140 meetri kõrgune ning annab elektriettevõttele Enel 36 MWh.
Salvestusjaam kestab väga kaua
Raskeid plokke liigutav salvestusjaam on küll betoonimahukas ehitis, kuid hiljem üsna vähe hooldust vajav ning kauakestev. Energy Vault pole küll avalikustanud kahe ehitatava salvesti maksumust, kuid rõhutab, et selliste suurte salvestusjaamade tehnoloogia pakub suuri eeliseid pikaajalise energiavajaduse ajal, tootes stabiilselt, kui gravitatsioonienergiat on headel aegadel piisavalt varutud.
Jaama enda pikaealisus on aga samuti suureks eeliseks näiteks akujaamade ees. Keemilised akud kaotavad kasutamise käigus mahutavust ning vajavad tootmisel haruldasi muldmetalle, kuid gravitatsioonijaama salvestuselemendid on lihtsalt raskused, mis ei lagune kunagi ning rihmarattad ja generaatorid vajavad vaid regulaarset hooldust.
Kuidas gravitatsioonienergiajaam töötab?
Energy Vaulti gravitatsiooniline EVx-tüüpi salvestussüsteem on hiiglaslik ristkülikukujuline hoone, mis töötab peaaegu täielikult automaatselt.
Süsteemi salvestuselementideks on plokid mõõtmetega 3,5 × 2,7 × 1,3 meetrit, mis kaaluvad 24 tonni. Hiina jaamas kasutatakse ballastina 99% kokkusurutud prügi, mille stabiliseerimiseks on kasutatud vee ja polümeeri segu ning Mehhiko ehitusmaterjalide ettevõtte Cemex seguretsepti. Sellised prügiplokid on 2,4 korda tihedamad kui vesi ja kaaluvad umbes sama palju, kui betoon, kuid gravitatsioonijaama plokkide jaoks pole kallist betooni vaja seega kulutada.
Plokke hoitakse hoone korrustel tihedalt kõrvuti. Enne nende tõstmist või langetamist tõstab kärusüsteem ploki lifti.
Energiat «täis» raskused asuvad hoone kaheksal ülemisel korrusel. Energia tootmise ajal laskuvad need generaatoriga ühendatud trossidega alla kaheksale alumisele korrusele.
Iga 24-tonnine plokk, mis langeb kiirusega 1,9 meetrit sekundis, annab energiat umbes ühe megavati.
Kui iga tellis on põhja jõudnud, kantakse see robotiliselt üle kärusüsteemi ja liigutatakse hoone keskpunkti poole.
Mida pikem ja laiem on hoone, seda rohkem suudab see korraga energiat salvestada.
Mida rohkem on lifte, millega plokke alla langeda lastakse, seda suuremat tippvõimsust suudab jaam korraga välja anda.
Energy Vault on maininud, et jaama EVx tõhusus on ligi 80%, sealhulgas on arvestatud ka kadu hõõrdumisel, mis on gravitatsioonijaamas üks suurim energia lekkekoht. Selline tõhusus on võrreldav pumbatava hüdroenergiaga.
Allikas: Energy Vault