Несмотря на футуристическое название, гравитационные батареи уже достаточно широко используются.
По мере того как мы будем отходить от энергоснабжения нашей цивилизации древними останками динозавров (новая теория – не динозавры, а крошечные водоросли и планктон), нам придется преодолеть несколько проблем.
Одна из них заключается в том, что возобновляемые источники не всегда вырабатывают электричество именно в тот момент, когда оно нам нужно (например, ветер не знает – или не заботится – о том, чтобы дуть особенно сильно, когда все смотрят чемпионат мира). В особенно ветреные или солнечные дни может вырабатываться слишком много электроэнергии. И в некоторых странах это приводит к ситуации, когда потребителям платят за то, чтобы они потребляли больше электричества, чтобы не перегружать сеть. Но электроэнергия, которая не используется, теряется безвозвратно.
Выгодным решением, конечно, является сохранение этой энергии для последующего использования. Хранение в обычных батареях, скажем, литий-ионных, создает больше экологических проблем из-за способа добычи лития, и это даже без учета потери емкости по мере использования батарей.
Одно из решений, которое уже широко используется, заключается в преобразовании энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, в потенциальную энергию для последующего использования. Еще в 1907 году на насосно-аккумулирующей гидроэлектростанции Энгевейхер в Швейцарии для этого использовались “гравитационные батареи”.
Идея на самом деле довольно проста, но, тем не менее, эффективна. В периоды, когда источники энергии производят больше, чем требуется, избыточная энергия используется для перекачки воды вверх в резервуары, превращая ее в потенциальную энергию. Сброс воды в другой резервуар, расположенный ниже, высвобождает эту энергию, которую можно использовать, пропуская воду через гидроэлектрогенераторы.
Эту идею также назвали “водяной батареей”, поскольку энергия “хранится” в виде воды, только на несколько большей высоте, чем раньше. Хотя эффективность не идеальна, это гораздо лучше, чем пускать избыток энергии на ветер.
“Как и в любом другом хранилище, здесь есть потери, но отдача очень хорошая”, – сказал директор гидроэлектростанции Нант-де-Дранс Ален Сотье, когда станция начала работать. “Эффективность полного цикла составляет около 80 процентов”.
“Менее чем за 10 минут мы можем изменить направление вращения турбин и переключиться с производства электроэнергии на ее хранение”, – добавил Сотье. “Такая гибкость является ключевой для того, чтобы оперативно реагировать на потребности энергосистемы и адаптировать производство и потребление электроэнергии. В противном случае вы рискуете получить коллапс сети и отключение электричества”.
Подобные гравитационные батареи можно создать, перемещая грузы вверх и вниз по заброшенным шахтам, поднимая песок вверх при избытке энергии и опуская его вниз при ее недостатке с помощью процесса, известного как рекуперативное торможение. Каким бы сложным ни был переход к возобновляемым источникам энергии, с учетом спешки в развитии термоядерных технологий, по крайней мере, часть проблемы решается просто – перемещением некоторых объектов вверх и последующим их опусканием на землю.
Читайте также: Невидимое небо в нейтрино