foto

Гравитационный аккумулятор

Проблема любого химического аккумулятора - саморазряд.

Со временем, даже в лучших устройствах, запас энергии уменьшается - в ячейках аккумулятора происходит самопроизвольная реакция саморазряда.

Кроме того, снижается максимальная емкость аккумулятора - количество циклов "заряд-разряд" ограничено. Через определенное количество циклов аккумулятор приходится заменять, а утилизация вышедших из строя ячеек стоит немало.

В гравитационном аккумуляторе электромотор поднимает груз на вершину башни-накопителя, а затем (в случае необходимости) груз под воздействием силы тяжести опускается и вращает генератор.

При этом саморазряда не будет - подвешенный груз способен находиться в подвешенном состоянии достаточно долго.

Разумеется, КПД системы мотор-генератор не идеален (потери-то все-такие есть), но свойство обратимости электромашин позволяет использовать электромотор как генератор (или наоборот).

Учитывая общедоступность энергии ветра и солнца, строительство гравитационных аккумуляторов более чем оправдано - да и обычная электростанция только выиграет от возможности запасать электроэнергию в моменты снижения потребления, а затем расходовать ее в час пик.

Снизить стоимость строительства башен нетрудно, ести использовать вертикальные шахты в земле. Исчезнет ветровая нагрузка и необходимость строительства фундамента, исчезнет опасность падения сооружения.

Стоимость бурения скважины (пусть даже большого диаметра) и бетонирования стенок намного меньше затрат на строительство башни.

Для повышения энергоемкости аккумулятора вместо бетонных грузов можно использовать свинец или обедненный уран. Снизить аэродинамические потери при движении груза можно снижением давления воздуха в шахте (вплоть до вакуума) или использовать заполнение рабочего объема сооружения легким газом (например, гелием).

Нагрузка на тросы подвески груза получается немалой, поэтому выгодно использовать для них высокопрочные материалы на основе нанотрубок.

КПД преобразователя (электромотор-генератор) нетрудно повысить, если использовать сверхпроводящие обмотки. При использовании части энергии ветра на производство жидкого азота (высокотемпературные сверхпроводники уже существуют) такле решение будет почти бесплатным.

Кроме того, продажа жидкого азота может быть дополнительным источником дохода электростанции.

Очевидно, что сверхпроводящие линии передачи энергии от электростанции и аккумуляторов к потребителям позволят избежать потерь электроэнергии (а это 5-30% экономии).

Емкость такого аккумулятора зависит не только от веса груза, но и от высоты башни. Так как построить шахту глубиной километр-полтора несколько проще, чем башню такой же высоты, вероятность строительства шахт-накопителей достаточно велика.



Аккумулятор света