随着风能和太阳能等可再生能源发电成本的迅速降低,人们越来越需要储能技术来确保电力供需平衡。国际应用系统分析研究所(IIASA)的研究人员提出了一种新的储能概念,可以将高层建筑变成电池,以改善城市环境中的电能质量。
过去几年来,世界利用太阳能电池板、风力涡轮机和其他可再生技术发电的能力一直在稳步增长,预计到2026年,全球可再生能源发电能力将比2020年的水平进一步增长60%以上。这相当于目前全球化石燃料和核能的总发电能力之和。据国际能源署(International Energy Agency)称,到2026年,可再生能源实际上将占全球电力容量增长的近95%,仅太阳能光伏就提供了一半以上。然而,向低碳或零碳社会转型需要创新的解决方案以及与传统能源系统不同的能源储存和消费方式。
IIASA研究人员在《能源》杂志上发表的研究报告中提出了一种基于重力的新型储能解决方案,该方案利用高层建筑中的电梯和空公寓来储能。作者称之为电梯储能技术(LEST)的这一原始想法通过提升湿砂容器或其他高密度材料来储存能量,这些材料通过自动拖车装置远程进出电梯。LEST是一个有趣的选择,因为电梯已经安装在高层建筑中,这意味着不需要额外的投资或空间占用,而是以不同的方式使用现有的电梯为电网和建筑所有者创造额外的价值。
“我一直对涉及势能的话题很感兴趣;换句话说,随着海拔高度的变化产生能量,如水力、抽水蓄能、浮力和重力蓄能。重力蓄能的概念最近也受到了科学界和初创企业的极大关注。在花了相当长的时间后,我想到了最小能量的概念IIASA可持续服务系统研究小组的研究人员、首席作者朱利安·亨特(JulianHunt)解释说:“自从最近搬进14楼的公寓以来,在电梯里上下移动的时间有多长。”。
据作者介绍,使重力储能解决方案可行的主要挑战是电力容量成本。LEST最重要的好处是,电力容量已经安装在带有再生制动系统的电梯中。全球有超过1800万台电梯在运行,其中许多电梯花了大量时间坐着不动。这个想法是,当电梯不用于运送人员时,它们可以用来储存或发电。
与任何新系统一样,在部署系统之前,仍有一些细节需要进一步完善。这包括在系统充满电时在建筑物顶部以及在系统放电时在建筑物底部找到存储系统所依赖重量的空间。在这方面,空置公寓或走廊可能是可行的选择。另一个考虑因素是安装系统的现有建筑物的天花板承载力;也就是说,天花板在不倒塌的情况下可以支撑的总质量,单位为千克/平方米。然而,能够在电力消耗最多的地方(如城市)储存能源,将极大地造福于能源网,并且可以提供负担得起且分散的辅助服务,这反过来可以改善城市环境中的电能质量。
“环境友好和灵活的存储技术(如LEST)将在未来变得越来越有价值,因为它的大部分电力来自可再生能源。因此,决策者和电力系统监管机构需要采取策略,鼓励最终用户(在这种情况下是高层建筑)与中央网格。研究合著者、IIASA综合评估和气候变化研究小组的研究员贝纳姆·扎克里(Behnam Zakeri)总结道:“这种分布式资源的协调利用缓解了对大型中央存储系统的投资需求。”。