Das nächste höchste Gebäude der Welt könnte eine 3.000 Fuß hohe Batterie sein.
Eines der größten Hindernisse für ein Stromnetz, das überwiegend von sauberer Energie dominiert wird, ist die Intermittenz einiger erneuerbarer Quellen. Manchmal ziehen Wolken auf, wenn Sonnenenergie benötigt wird, oder der Wind hört auf zu wehen, und Turbinen können keinen Strom erzeugen. Andere Male produziert die Sonne und der Wind mehr Strom, als benötigt wird.
Speicherung ist entscheidend, um die Stromerzeugung und den Verbrauch auszugleichen. Eine Kombination von Technologien - von verschiedenen Formen von Batterien bis hin zu anderen Energiespeichermethoden - wird wahrscheinlich notwendig sein, um die Kapazität zu erhöhen.
Hier kommen Batterietürme ins Spiel. Ende Mai kündigte Skidmore, Owings & Merrill (SOM), das Architekturbüro hinter einigen der höchsten Gebäude der Welt, eine Partnerschaft mit dem Energiespeicherunternehmen Energy Vault an, um neue Schwerkraft-Energiespeicherlösungen zu entwickeln.
Dazu gehört ein Entwurf für einen Wolkenkratzer, der einen motorbetriebenen Aufzug verwendet, um riesige Blöcke bei niedrigem Energiebedarf anzuheben. Diese Blöcke speichern die Energie als "potenzielle" Energie. Wenn Bedarf besteht, werden die Blöcke abgesenkt, um die Energie freizusetzen, die dann in Strom umgewandelt wird.
Wie in dieser Rendering-Darstellung gezeigt, integriert das Energiespeicherunternehmen Energy Vault gemeinsam mit Skidmore, Owings & Merrill, dem Architekturbüro hinter einigen der höchsten Gebäude der Welt, Schwerkraft-Energiespeichertechnologie in Gebäudeentwürfe. Wolkenkratzer sind das Spezialgebiet von SOM. Es entwarf das One World Trade Center in New York, das Willis Tower in Chicago, ehemals Sears Tower genannt, und das höchste Gebäude der Welt, den Burj Khalifa in Dubai, der über 828 Meter (2.700 Fuß) hoch ist.
"Hier ist eine Gelegenheit, dieses Know-how zu nutzen und es für die Energiespeicherung einzusetzen, um uns von fossilen Brennstoffen zu entwöhnen", sagte Bill Baker, ein beratender Partner von SOM und der zuständige Strukturingenieur für den Burj Khalifa, zu CNN.
Netto-Null erfordert Speicherung im großen Maßstab
Wenn die Welt bis 2050 netto-null erreichen will, muss die Speicherung im großen Maßstab, also Technologien, die mit dem Stromnetz verbunden sind und Energie speichern und bei Bedarf einsetzen können, stark ausgeweitet werden,according to the International Energy Association.
Lithium-Ionen-Batterien, die für Elektrofahrzeuge beliebt sind, können das Problem nicht allein lösen. Sie können beispielsweise Energie nicht über längere Zeit speichern.
Das mag für die Verschiebung von Energie von der sonnenreichsten Zeit am Nachmittag bis zum Abendspitzenbedarf ausreichend sein, aber Energie muss möglicherweise länger gespeichert werden.
Pumped-Storage-Hydropower, das bereits weit verbreitet ist, um erneuerbare Energie zu speichern, kann das tun. Es beinhaltet eine Turbine, die Wasser von einem Reservoir auf niedrigerem Gelände zu einem auf höherem Gelände während der Nebensaison pumpt. Wenn der Bedarf steigt, wird das Wasser freigegeben, um durch eine stromerzeugende Turbine zu fließen. Aber es erfordert hügeliges Gelände und viel Platz.
Der Superstruktur-Turm von SOM und Energy Vault, der zwischen 300 und 1.000 Metern (985 bis 3.300 Fuß) hoch sein könnte, würde hohle Strukturen wie Aufzugsschächte für die Bewegung der Blöcke aufweisen, wobei Platz für Wohn- und Gewerbetennanten bleibt. (Die Unternehmen untersuchen auch die Integration von Pumped-Storage-Hydropower in Wolkenkratzer unter Verwendung von Wasser anstelle von Blöcken).
Letztendlich könnten mehrere Gigawattstunden Energie gespeichert werden, was ausreicht, um mehrere Gebäude zu versorgen, sagte Robert Piconi, der CEO von Energy Vault, zu CNN.
Zwei Energie-Speicherexperten, die von CNN kontaktiert wurden, fragten, ob die Wirtschaftlichkeit eines Batteriewolkenkratzers funktionieren würde, gegeben den Platz, der für die Energiespeicherung benötigt würde, und die strukturellen Änderungen, die erforderlich wären, um das zusätzliche Gewicht zu tragen.
Aber Energy Vault und SOM sind zuversichtlich, dass ihre Lösungen kommerziell tragfähig sind.
Energy Vault hat bereits ein Projekt in China abgeschlossen, das es als das erste kommerziell skalierte, nicht-pumpbetriebene gravitative Energiespeichersystem der Welt bezeichnet. Das 150 Meter (492 Fuß) hohe Gebäude - das eine Speicherkapazität von 100 Megawattstunden hat - ist speziell zum Speichern von Energie gebaut und hat keinen Platz für Mieter.
Je höher, desto besser?
Die Ermöglichung der Nutzung erneuerbarer Energie würde helfen, den CO2-Fußabdruck von sehr hohen Gebäuden auszugleichen. Heute ist der Sektor Gebäude und Bau für fast 40 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich.
Es gibt Arbeit, die unternommen wird, um dies anzugehen, von der Ausstattung von Gebäuden mit besserer Isolierung bis hin zum Bau mit alternativen Materialien, die weniger CO2-intensiv sind, wie zum Beispiel Holz.
Einige Gebäude werden buchstäblich grüner. In Mailand hat der italienische Architekt Stefano Boeri Türme entworfen, die mit Bäumen und Sträuchern bedeckt sind, und er hat einen ähnlichen Entwurf für Türme in Dubai vorgestellt.
Aber Gebäude werden auch höher und zahlreicher, least partially to meet demand from rapid urbanization, which has driven people into cities, where limited space can mean the best way to build is up.
Between 1900 and 1999, 235 buildings taller than 200 meters (656 feet) were built globally, Daniel Safarik, of the Council on Tall Buildings and Urban Habitat, told CNN in an email. Last year, 179 buildings of that height or more were built.
When it comes to gravity-energy storage structures, the taller the better. A very tall gravity energy storage structure could offset its embodied carbon - from construction and materials - within two to four years.
“If you’re going high in a superstructure anyway, we’re just piggybacking on that,” said Piconi.”
SOM and Energy Vault are now looking for development partners to turn their designs into reality. SOM’s credibility in the tall buildings arena “will help address the challenge of getting the first one built,” said Piconi.
Die Partnerschaft zwischen Skidmore, Owings & Merrill (SOM) und Energy Vault strebt danach, Lösungen für die Speicherung von Energie durch Schwerkraft in den Stil moderner Architektur zu integrieren, wobei SOM auf seine Expertise in der Gestaltung von ikonischen Strukturen wie dem Burj Khalifa zurückgreift. Um bis 2050 netto null zu erreichen, betont der Internationale Energieverband die Notwendigkeit, den Speicher auf Netzebene zu erhöhen, da Lithium-Ionen-Batterien allein aufgrund ihrer begrenzten Speicherkapazitäten möglicherweise nicht ausreichen.
