Tận dụng hàng trăm viên gạch 24 tấn để giải quyết vấn đề năng lượng tái tạo lớn!

#LưuTrữNăngLượngTrọngLực #CáchMạngNăngLượngXanh

Công nghệ lưu trữ năng lượng trọng lực đang được kiểm tra tại hai địa điểm tại Trung Quốc và Texas. Energy Vault – công ty khởi nghiệp phát minh ra công nghệ này đã xây dựng thành công một hệ thống lưu trữ năng lượng bằng cách sử dụng hàng trăm viên gạch khổng lồ được nâng lên cao hơn 300 feet so với mặt bên của một tòa nhà lớn và sau đó hạ thấp từng viên để tạo ra điện. Hệ thống này sử dụng nguồn năng lượng mặt trời và gió để lưu trữ năng lượng và cho phép sử dụng khi cần.

Việc không ổn định trong sản xuất và sử dụng năng lượng có thể được dịu nhẹ bằng cách lưu trữ trọng lực. Các phương pháp khác như lưu trữ hydro, thủy điện được bơm, và các loại pin khác như Tesla Megapacks cũng trở nên phổ biến trên lưới điện. Tuy nhiên, chi phí là một yếu tố quan trọng trong việc xác định công nghệ phù hợp. Tổng chi phí của các hệ thống lưu trữ trọng lực vẫn cần được đánh giá kỹ và cải thiện để đưa vào sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

Nguồn: https://www.cnet.com/news/how-hundreds-of-24-ton-bricks-could-fix-a-huge-renewable-energy-problem/#ftag=CAD590a51e

Hãy tưởng tượng một viên gạch khổng lồ chứa đầy bụi bẩn được nén chặt. To bằng một chiếc xe bán tải nhưng — 24 tấn — nặng hơn khoảng năm lần. Một thang máy chạy bằng năng lượng mặt trời hoặc tua-bin gió nâng nó lên cao hơn 300 feet so với mặt bên của một tòa nhà lớn. Một chiếc xe đẩy xếp nó vào trong, nhưng nó không ở một mình. Một hệ thống tự động nâng và lưu trữ thêm hàng trăm viên gạch, giống như những viên kẹo Pez khổng lồ, khi mặt trời chiếu sáng và gió thổi.

Bây giờ hãy tưởng tượng hệ thống điều khiển của tòa nhà hạ thấp từng viên gạch một, làm quay các máy phát điện trong quá trình này. Chúng giảm xuống vào mỗi buổi tối khi nhu cầu về năng lượng đạt đỉnh nhưng sản lượng tấm pin mặt trời giảm dần.

Trên thực tế, tòa nhà bằng gạch là một cục pin khổng lồ lưu trữ năng lượng bằng trọng lực thay vì hóa học.

Pin trọng lực là một giải pháp tiềm năng quan trọng cho một vấn đề cấp bách trong cuộc cách mạng năng lượng xanh: đảm bảo luôn có điện khi chúng ta cần, không chỉ trong thời gian có nắng và gió.

Và nó không chỉ là một ý tưởng. Với hai địa điểm đang được xây dựng — một ở Rudong, Trung Quốc, phía bắc Thượng Hải, và một ở Snyder, Texas, cách Dallas khoảng 250 dặm về phía tây — công ty khởi nghiệp hầm năng lượng sẽ bắt đầu kiểm tra nghiêm túc khả năng tồn tại của công nghệ lưu trữ trọng lực. Một thí điểm trước đó đã tạo ra 5 megawatt điện, nhưng hai cơ sở này và những cơ sở kế thừa dự kiến ​​sẽ cho thấy liệu việc lưu trữ trọng lực có đủ kinh tế và hiệu quả để hoạt động ở quy mô lớn hay không.

Năng lượng khi mặt trời lặn

Bạn có thể nghĩ đặt Tấm năng lượng mặt trời trên mái nhà của bạn sẽ giúp chống biến đổi khí hậu, nhưng nếu không có một số hình thức lưu trữ năng lượng trong nhà hoặc trên lưới điện, bạn có thể sẽ dựa vào các nhà máy điện than và khí thải carbon dioxide để chạy đèn, TV và máy rửa bát trong nhà của bạn mặt trời lặn.

Energy Vault đã thử nghiệm công nghệ của mình ở quy mô nhỏ hơn ở Thụy Sĩ, nơi đặt trụ sở chính của công ty 170 người. Hai hệ thống EVx đang được xây dựng của nó lớn hơn nhiều. Hệ thống của Trung Quốc, được xây dựng cho công ty quản lý và tái chế chất thải Trung Quốc Tianying, nằm trong một tòa nhà cao 400 foot và sẽ có khả năng lưu trữ năng lượng là 100 megawatt-giờ. đó là đủ để cung cấp năng lượng 3.400 ngôi nhà trong cả ngày và hệ thống sẽ hoàn thành vào tháng Sáu. Hệ thống Texas, trong tòa nhà cao 460 foot (nhưng hẹp hơn), sẽ cung cấp cho công ty điện lực Enel với công suất 36MWh.

Các tấm pin mặt trời và tua-bin gió hiện tạo ra năng lượng rẻ hơn so với các nhà máy đốt than và khí đốt tự nhiên, khiến chúng trở thành lựa chọn rõ ràng trong nỗ lực thay thế nhiên liệu hóa thạch. Chi phí năng lượng mặt trời giảm 83% từ năm 2009 đến năm 2023 và chi phí gió giảm 63% so với cùng kỳ, theo theo dõi từ công ty tư vấn đầu tư và quản lý tài sản Lazard. Nhưng ở nhiều nơi trên đất nước, các tấm pin mặt trời mới thường chỉ cung cấp một lượng điện dư thừa vào giữa ngày mà không giúp ích gì vào buổi tối.

Sự không phù hợp giữa sản xuất điện năng và sử dụng điện năng là nguyên nhân gây ra sự cố khét tiếng “vịt cong

Biên tậpDấu hiệu

,” một biểu đồ có hình dạng giống con chim cho thấy sự chênh lệch ngày càng tăng qua mỗi năm. Sự chênh lệch đó khiến các tiện ích khó điều chỉnh theo những thay đổi nhanh chóng về nhu cầu và có nghĩa là các nguồn chạy bằng nhiên liệu hóa thạch như “nhà máy đỉnh” khí đốt tự nhiên sẽ cung cấp điện vào buổi tối.

Robert Piconi, Giám đốc điều hành của Energy Vault cho biết: “Nếu chúng ta ngày càng loại bỏ nhiên liệu hóa thạch và thay thế bằng năng lượng tái tạo không liên tục, thì cách duy nhất để giải quyết vấn đề đó là lưu trữ”.

Energy Vault không đơn độc. Một công ty khởi nghiệp khác, lực hấp dẫnđã xây dựng một hệ thống trình diễn 250 kilowatt và đang lên kế hoạch cho một hệ thống lớn hơn từ 4MW đến 8MW trong một hầm mỏ chưa sử dụng.

Chi phí lưu trữ năng lượng là chìa khóa

Lưu trữ trọng lực chỉ là một cách để làm dịu các luồng gió và mặt trời. Các loại pin lớn như Tesla Megapacks — phiên bản quy mô công nghiệp của cùng loại pin cung cấp năng lượng cho điện thoại hoặc xe điện của bạn — ngày càng phổ biến trên lưới điện. “Thủy điện được bơm”, một dạng cũ hơn của pin trọng lực bơm nước lên hồ chứa lên dốc sau đó tạo ra năng lượng khi nó chảy ngược xuống dốc, đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ nhưng đang thu hút sự quan tâm mới. Các phương pháp khác bao gồm lấp đầy các khoang dưới lòng đất bằng khí nén, lưu trữ hydro để sau này cung cấp năng lượng cho pin nhiên liệu và phát triển các loại pin khác nhau, như pin kẽm và pin dòng chảy pin.

Chi phí sẽ là một yếu tố chính trong việc xác định công nghệ lưu trữ nào chiếm ưu thế, bao gồm cả hoạt động sản xuất ban đầu và hoạt động liên tục.

Selene Law, một nhà phân tích năng lượng tại công ty tư vấn cho biết: “Cuối cùng, tất cả sẽ giảm giá”. Tập đoàn công nghệ sạch. Và để lưu trữ trọng lực, các câu hỏi về tổng chi phí vẫn tồn tại, cô ấy nói.

Thật vậy, một Nghiên cứu của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ năm 2022 kết luận rằng lưu trữ năng lượng trọng lực là tương đối tốn kém trong cài đặt nhỏ hơn. Nơi kinh tế nhất là trong các hệ thống công suất cao tạo ra năng lượng trong khoảng thời gian tương đối dài — 10 giờ trở lên.

Energy Vault chưa tiết lộ chi phí của hai hệ thống đang được xây dựng, nhưng họ đồng ý rằng công nghệ này mang lại lợi thế cho nhu cầu năng lượng trong thời gian dài.

Tuổi thọ là một yếu tố chi phí trong suốt vòng đời của nhà máy. Pin sẽ mất dung lượng khi sử dụng, giống như cách điện thoại của bạn không hoạt động lâu sau vài năm sở hữu, nhưng các thành phần lưu trữ trọng lực, như ròng rọc và máy phát điện, có thể được duy trì.

Marco Terruzzin, kỹ sư cơ khí và giám đốc sản phẩm thương mại của Energy Vault cho biết: “Chìa khóa trong đề xuất giá trị của chúng tôi là không làm giảm chất lượng của phương tiện lưu trữ. “Chúng tôi cung cấp bảo hành cho hệ thống trong ít nhất 35 năm.”

Mặc dù Energy Vault mới chỉ thực hiện những bước đầu tiên trong việc chứng minh giá trị của công nghệ, hai khách hàng đã kết luận rằng nó đáng để trả tiền cho ngày hôm nay. Và hệ thống 100MWh ở Trung Quốc chỉ là hệ thống đầu tiên ở đó, công ty cho biết. Quốc gia này dự kiến ​​​​sẽ tài trợ thêm 4GWh đến 6GWh công suất sau đó – tăng từ 40 đến 60 lần so với nhà máy ban đầu.

EVx của Energy Vault hoạt động như thế nào

Hệ thống lưu trữ EVx trọng lực của Energy Vault là một tòa nhà hình chữ nhật khổng lồ chạy tự động. Đây là cách nó hoạt động.

Mỗi viên gạch ở trung tâm của hệ thống có kích thước 3,5 x 2,7 x 1,3 mét (khoảng 11 x 9 x 4 feet) và nặng 24 tấn. Chúng được làm từ 99% bụi bẩn được nén với một ít nước và hỗn hợp polyme để ổn định nó theo công thức của công ty vật liệu xây dựng Mexico Cemex. Chúng đặc hơn nước 2,4 lần và tương đương với bê tông.

Những viên gạch được xếp cạnh nhau trong tòa nhà, giống như những quân domino bị kẹt lại với nhau. Trước khi chúng được nâng lên hoặc hạ xuống, một hệ thống xe đẩy sẽ nâng từng viên gạch và đẩy nó vào thang máy.

Các viên gạch được đặt ở tám tầng trên cùng của tòa nhà để lưu trữ năng lượng và rơi xuống tám tầng thấp hơn tương ứng để tạo ra năng lượng. Terruzzin cho biết, mỗi viên gạch, giảm dần với tốc độ 1,9 mét mỗi giây (6,23 feet), tạo ra khoảng một megawatt. Đó là khoảng đủ để cung cấp năng lượng cho 2.000 tủ lạnh.

Sau khi mỗi viên gạch chạm đến đáy, nó sẽ được chuyển đến hệ thống xe đẩy một cách tự động và di chuyển về phía trung tâm của tòa nhà.

Làm cho tòa nhà dài hơn, với các đường ray xe đẩy dài hơn, có nghĩa là có thể lưu trữ nhiều gạch hơn để phát điện trong nhiều giờ hơn. Làm cho tòa nhà rộng hơn, với nhiều thang máy hơn, có nghĩa là hệ thống có thể tạo ra tốc độ công suất cực đại cao hơn.

Về hiệu quả, Energy Vault đảm bảo các hệ thống EVx sẽ tạo ra ít nhất 80% năng lượng cần thiết để nâng các viên gạch và di chuyển chúng xung quanh, bao gồm cả các yếu tố như ma sát. Hiệu quả tổng thể đó có thể so sánh với thủy điện được bơm.

Chìa khóa cho hoạt động kinh doanh của Energy Vault là hệ thống điều khiển quyết định thời điểm và vị trí đặt các viên gạch để lưu trữ tối ưu và thậm chí sản lượng năng lượng.

Bill Gross, giám đốc điều hành của Idealabs và đồng sáng lập Energy Vault, cho biết: “Trong khi chúng tôi đang giảm tốc một cái ở phía dưới, thì cái tiếp theo đang tải và bắt đầu tăng tốc”. Hội thảo Khí hậu Techonomy Tháng Ba.

Công suất tối đa sẽ là 25MW tại hệ thống Trung Quốc và 18MW tại hệ thống Texas.

Vượt qua những thách thức lưu trữ trọng lực

Energy Vault đã ổn định với thiết kế hiện tại sau khi đánh giá một số tùy chọn khác — sỏi trong xe, nước trong bể, khối bê tông treo trên cần cẩu.

EVx được thiết kế để khắc phục các vấn đề với những thiết kế đó. Chẳng hạn, nó chịu được thời tiết, có nghĩa là gạch không bị ướt hoặc bị thổi xung quanh.

Energy Vault không đặt tất cả trứng dự trữ năng lượng vào giỏ trọng lực. MỘT hợp đồng với Pacific Gas and Electric của California, có thể tạo ra một hệ thống cung cấp năng lượng cho thành phố Calistoga trong tối đa 48 giờ với sự kết hợp của pin nhiên liệu hydro và pin. Terruzin cho biết các hệ thống lai với trọng lực và bộ lưu trữ pin cũng có ý nghĩa, vì pin có thể phản ứng rất nhanh để tăng hoặc giảm.

Với việc các nhà máy của Energy Vault bắt đầu đi vào sản xuất, năm nay chúng ta nên bắt đầu hiểu rõ hơn về việc lưu trữ trọng lực thực sự hoạt động tốt như thế nào. “Đây sẽ là một năm quan trọng đối với Energy Vault,” Luật của Tập đoàn Cleantech cho biết. “Bằng chứng sẽ có trong bánh pudding.”

Công ty không có lợi nhuận, báo cáo một lỗ ròng 78 triệu đô la cho năm 2022 với doanh thu 146 triệu USD. Và nó cổ phiếu đã giảm 89% trong năm quamột số phận mà nhiều công ty khởi nghiệp phải chịu đựng với những khó khăn kinh tế và các nhà đầu tư hoài nghi.

Tuy nhiên, Piconi của Energy Vault tin chắc rằng công ty đang đi đúng hướng để làm cho việc lưu trữ năng lượng trở nên tiết kiệm hơn.

“Gió và mặt trời hiện nay rẻ hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa thạch… Vấn đề là khả năng lưu trữ thường gấp 10 đến 15 lần,” Piconi nói. “Chúng ta phải đến đó.”

Đính chính, 9:26 sáng theo giờ PT: Phiên bản trước của câu chuyện này đã trình bày sai kết quả tài chính năm 2022 của Energy Vault. Nó đã báo cáo khoản lỗ ròng 78 triệu đô la trên doanh thu 146 triệu đô la.