Следующим самым высоким зданием в мире может стать 3000-футовая батарея
Одно из главных препятствий на пути к электросети, доминирующей чистой энергией, - это непостоянство некоторых возобновляемых источников. Иногда облака закрывают солнце, когда нужна солнечная энергия, или ветер стихает, и турбины не могут генерировать энергию. В другие времена солнце и ветер производят больше электроэнергии, чем требуется.
Хранение энергии является критически важным для балансировки производства и потребления. Комбинация технологий - от различных видов батарей до других методов хранения энергии - скорее всего, будет необходима для увеличения емкости.
Вот и появляются небоскребы-батареи. В конце мая архитектурное и инженерное бюро Skidmore, Owings & Merrill (SOM), стоящее за созданием некоторых из самых высоких зданий мира, объявило о партнерстве с компанией по хранению энергии Energy Vault для разработки новых решений хранения энергии посредством гравитации.
В том числе был представлен дизайн небоскреба, который будет использовать электричество от сети для подъема巨大的 блоков, когда спрос на энергию низкий. Эти блоки будут хранить энергию как «потенциальную». Когда спрос возрастет, блоки будут опускаться, высвобождая энергию, которая будет преобразована в электроэнергию.
Как показано на этом рендере, компания по хранению энергии Energy Vault, вместе с архитектурным и инженерным бюро Skidmore, Owens & Merrill, интегрирует технологию хранения энергии посредством гравитации в проекты зданий. Высокие здания - это специализация SOM. Компания разработала One World Trade Center в Нью-Йорке, Willis Tower в Чикаго, ранее известный как Sears Tower, и самое высокое здание в мире, Burj Khalifa в Дубае, высота которого превышает 828 метров (2700 футов).
«Вот шанс использовать этот опыт... и применить его для хранения энергии, чтобы мы могли отказаться от ископаемого топлива», - сказал Билл Бейкер, консультирующий партнер SOM и структурный инженер Burj Khalifa, в интервью CNN.
Без нулевого выброса требуется хранение энергии на уровне сети
Если мир хочет достичь нулевого выброса к 2050 году, хранение энергии на уровне сети, или технологии, подключенные к электросети, которые могут хранить энергию и использовать ее по мере необходимости, должны быть масштабированы, согласно Международной ассоциации энергетики.
Литий-ионные батареи, популярные для электромобилей, не могут решить проблему в одиночку. Во-первых, они не могут хранить энергию на длительный срок.
Это может быть достаточно для перемещения энергии с самой солнечной части дня на вечер, когда спрос возрастает, но энергия может понадобиться хранить дольше.
Гидроаккумулирующая электростанция, уже широко используемая для хранения возобновляемой энергии, может это сделать. Она включает в себя турбину, которая перекачивает воду из резервуара на нижнем уровне в верхний во время часов пик. Когда спрос возрастает, вода выпускается, чтобы течь через электростанцию, вырабатывающую электроэнергию. Но это требует холмистой местности и большого пространства.
Суперструктура башни, разработанная SOM и Energy Vault, может варьироваться от 300 до 1000 метров (985 до 3300 футов) в высоту, будет иметь полые структуры, подобные шахтам лифта, для перемещения блоков, оставляя место для жилых и коммерческих арендаторов. (Компании также рассматривают возможность интеграции гидроаккумулирующей электростанции в небоскребы, используя воду вместо блоков).
В конечном итоге может быть хранится несколько гигаватт-часов энергии, что достаточно для питания нескольких зданий, сказал Роберт Пикони, генеральный директор Energy Vault, в интервью CNN.
Два эксперта по хранению энергии, опрошенные CNN, задались вопросом, могут ли экономически оправдаться небоскребы-батареи, учитывая пространство, которое нужно использовать для хранения энергии, и структурные изменения, необходимые для поддержки дополнительного веса.
Но Energy Vault и SOM уверены, что их решения коммерчески жизнеспособны.
Energy Vault уже завершила проект в Китае, который, как заявляет компания, является первым в мире коммерческим масштабом негидроэнергетической гравитационной системы хранения энергии. 150-метровое (492 фута) здание - которое имеет емкость хранения 100 мегаватт-часов - построено специально для хранения энергии и не имеет места для арендаторов.
Высота - это хорошо?
Использование возобновляемой энергии поможет компенсировать углеродный след очень высоких зданий. Сегодня сектор зданий и строительства ответственен почти за 40% глобальных парниковых газов.
Ведется работа по решению этой проблемы, от утепления зданий до строительства альтернативными материалами, менее углеродоемкими, такими как дерево.
Некоторые здания буквально становятся зелеными. В Милане итальянский архитектор Стефано Боэри создал башни, покрытые деревьями и кустарниками, и представил подобный дизайн для башен в Дубае.
Но здания становятся выше и многочисленнее тоже, по крайней мере частично для удовлетворения спроса от быстрой урбанизации, которая приводит людей в города, где ограниченное пространство может означать, что лучший способ строительства - вверх.
Между 1900 и 1999 годами было построено 235 зданий высотой более 200 метров (656 футов) по всему миру, сказал Даниэль Сафарік из Совета по высотным зданиям и городской среде в электронном письме CNN. В прошлом году было построено 179 зданий такой же высоты или выше.
Что касается структур хранения энергии посредством гравитации, чем выше, тем лучше. Очень высокая структура хранения энергии посредством гравитации может компенсировать свой углерод, связанный со строительством и материалами, в течение двух-четырех лет.
«Если вы все равно идете вверх в суперструктуре, мы просто используем это», - сказал Пикони.
SOM и Energy Vault сейчас ищут партнеров по развитию, чтобы превратить свои проекты в реальность. Репутация SOM в области высотных зданий «поможет решить проблему строительства первого из них», - сказал Пикони.
Сотрудничество между Skidmore, Owings & Merrill (SOM) и Energy Vault направлено на интеграцию решений для хранения энергии за счет гравитации в стиль современной архитектуры, опираясь на опыт SOM в создании знаковых сооружений, таких как Бурдж-Халифа. Для достижения нулевого чистого выброса к 2050 году Международная ассоциация энергетики подчеркивает необходимость увеличения масштабов хранения энергии в сети, признавая, что литий-ионные батареи сами по себе могут быть недостаточными из-за своих ограниченных возможностей хранения энергии.
