Швейцарская «Вавилонская башня» будет хранить чистую электроэнергию

Первый коммерческий прототип энерго-башни от Energy Vault высотой 60 метров будет построен уже в начале следующего года в кантоне Тичино на юге Швейцарии. Energy Vault

Стартап Energy Vault придумал оригинальный способ хранения чистой энергии. Заинтересованность в этой технологии демонстрируют инвесторы со всего мира.

Перевод на русский и оригинальная адаптация: Игорь Петров. 

Идея кажется тривиальной, но попробуйте-ка сами придумать нечто похожее по простоте и элегантности. Как можно аккумулировать возобновляемую энергию? А что если поднять при помощи зелёной энергии на специальных тросах ряд особым образом скомпонованных бетонных блоков и потом, если это необходимо для выработки электроэнергии, дать им медленно спускаться вниз под воздействием бесплатной и чистой энергии гравитации? Этот революционный способ аккумулирования энергии придумал стартап Energy Vault из кантона Тичино. Инвесторы и клиенты со всего мира уже демонстрируют огромную заинтересованность в этой технологии.

Возобновляемые источники чистой энергии — всё это хорошо, правильно, прогрессивно и замечательно. Но что делать, если нет солнца, а ветер утих? Стартап-компания Energy VaultВнешняя ссылка, как кажется, нашла ответ на один из центральных вопросов, который постоянно ставится скептиками, а именно: как обеспечить долговременное хранение чистой энергии? До недавнего времени отрицательный ответ на него был главным аргументом в пользу безальтернативности ядерной энергии и минерального топлива, мол, хранить нельзя, а зимними ночами солнечная энергетика не работает.

Вопрос хранения энергии — это и в самом деле «ахиллесова пята» возобновляемых источников энергии. Солнечная энергия и электричество из ветра играют все более важную роль в рамках национальных стратегий перехода на устойчивое развитие, в том числе и в энергетической области. В Германии недавно объем такой чистой энергии впервые установил очередной рекорд. Без резкого прогресса в области возобновляемых чистых источников энергии задача сократить степень использования ископаемого топлива выглядит нерешаемой. Однако еще одной проблемой остается вопрос о том, как хранить возобновляемую энергию и как такая энергетика могла бы быть приспособленной к колебаниям интенсивности энергопотребления в течение дня.

Роберт Пикони вырос в Калифорнии, куда в своё время из Италии эмигрировал его дедушка. Американский предприниматель живет и работает в кантоне Тичино (Швейцария) уже десять лет. swissinfo.ch

«Два года назад мы начали искать решение этой проблемы», — говорит Роберт Пикони (Robert Piconi), управляющий директор компании Energy Vault. При этом его компания изначально не хотела вкладывать средства в технологии накопления и хранения энергии, которые в настоящее время пользуются наибольшим спросом, т.е. в аккумуляторы и в батареи. «Для производства батарей необходимо использовать разного рода металлы и другие химические субстанции, например, литий, который оказывает на окружающую среду более чем вредное воздействие», — отмечает Р. Пикони. Кроме того, энергоэффективность батарей остается пока на неудовлетворительном уровне.

Бетонные блоки вместо воды

Решение, найденное Energy Vault, напоминает Вавилонскую башню из дешевых в производстве бетонных блоков весом по 35 тонн каждый. В центре башни расположен специальный кран с шестью стрелами, который способен перемещать эти блоки с использованием возобновляемых источников энергии снизу вверх. Затем, при необходимости получить энергию, блоки отпускаются и начинают движение вниз под воздействием гравитационной силы, так что накопленная потенциальная энергия преобразуется обратно через кинетическую в электрическую почти без потерь. Процесс зарядки/разрядки в этой «энергоаккумулирующей башне» контролирует специальная компьютерная программа. Учитываются также такие факторы, как ветер, который может оказать давление на блоки и на башню в целом.

Таким образом, принцип, на котором работает эта система, аналогичен хорошо известному принципу гидроаккумулирующих электростанций, использующих перепад высот двух водохранилищ. Вода подается на более высокий уровень, когда имеется избыток энергии и действуют низкие тарифы на электроэнергию. При высоком потреблении энергии вода спускается из верхнего резервуара в нижний, а электроэнергия продается по более высоким тарифам. Сейчас 96% всей накопленной в мире энергии аккумулируется именно в водоёмах. Но теперь к ним может добавиться принцип «Вавилонской башни».

Роберт Пикони напоминает, что у системы гидроаккумулирования есть очевидные слабые места. «Такие электростанции могут быть построены только в горных странах, располагающих еще к тому же достаточными водными и финансовыми ресурсами. Кроме того, в этих странах строительство новых аккумулирующих ГЭС стало сейчас гораздо более сложным предприятием, чем раньше, по причине ужесточения экологических и природоохранных норм. А вот наша башня может быть построена где угодно. Стоимость такого проекта намного ниже стоимости строительства новой ГЭС, а КПД достигает 80%, что гораздо выше КПД ныне существующих насосных гидроаккумулирующих электростанций», — подчеркивает Р. Пикони.

Клиенты и инвесторы

По данным компании Energy Vault, 120-метровая энергоаккумулирующая башня позволяет накапливать до 35 МВт·ч электроэнергии. Таким объемом энергии можно обеспечить нужды от 2 до 3 тыс. квартир в течение восьми часов. Расходы на строительство одной башни составляют 8-9 млн. швейцарских франков. В середине ноября 2019 года компания Energy Vault, расположенная в муниципальном округе Арбедо-Кастионе (пригород столицы кантона Тичино города Беллинцона), уже подала заявку с целью получения допуска на строительство прототипа, 60-метровой аккумулирующей башни. Цель состоит в том, чтобы при помощи действующего образца довести до ума процесс оптимизации программного обеспечения и параметров движения бетонных блоков.

Если «генеральная репетиция» пройдет успешно, то первая инновационная подъемная установка такого рода может оказаться на рынке уже в середине 2020 года. Потенциальные клиенты уже стоят в очереди на получение права реализации других похожих проектов, что неудивительно: мир давно ждет создания эффективной системы хранения и накопления чистой электроэнергии. О своем желании реализовать эту технологию уже заявили более ста компаний, и их представители в ближайшие месяцы посетят пилотный проект в Тичино, среди них и эмиссары крупнейшей в Индии промышленной группы «Тата».

Компания Energy Vault располагает достаточными финансовыми ресурсами для удовлетворения самого высокого спроса на свое инновационное изделие. В августе прошлого 2018 года этот стартап получил примерно 110 миллионов долларов дотаций от фонда Vision Fund, одного из крупнейших венчурных инвесторов, инвестирующих в новые прорывные технологии. Основателем фонда является японское финансовое учреждение Softbank. В мире стартапов эти 110 миллионов являются гигантской суммой, получить которую мечтает любой стартап, особенно накануне выхода на рынок с новым продуктом.

Сотрудничество с Мексикой

Однако пока куда большие суммы инвестируются в производство инновационных аккумуляторных батарей. В ближайшие несколько лет на это будут потрачены миллиарды долларов. Исследования проводятся в самых разных областях и по разным направлениям, включая электрохимические, электромеханические, тепловые и водородные аккумуляторы. Однако технологии промышленного долговременного хранения электроэнергии все еще находится в зачаточном состоянии. Предлагаемые до сих пор решения не являются ни рентабельными, ни экологически устойчивыми. Бетонные башни Energy Vault с их кранами и блоками, напоминающими огромные кубики конструктора Лего, могли бы в среднесрочной перспективе закрыть лакуну, которая все еще существует в рамках возможного цикла энергоснабжения с опорой на чистые возобновляемые источники энергии.

«Наша система в значительной степени основана на технологии, которая используется уже довольно давно: вспомним только грузовые краны, мобильные передвижные краны на автомобильной базе или портовые краны, используемые для транспортировки контейнеров при погрузке или разгрузке судов. Все это у нас есть, включая сырье для производства бетона для блоков и качественные электрогенераторы производства концерна ABB», — подчеркивает Роберт Пикони. А вот настоящая инновация начинается в области программного обеспечения, которое способно автономно управлять всеми процессами и контролировать их с учетом потребностей рынка электроэнергии и погодных условий. В идеале такие энергетические башни должны быть расположены вблизи ветряных и солнечных электростанций, а также промышленных предприятий круглосуточного цикла работы.

Стартап-компания из Тичино уже наладила тесное сотрудничество с мексиканским цементным гигантом Cemex, который недавно основал в Швейцарии научно-исследовательский и технологический центр. Основная цель этого сотрудничества – отладка технологии производства экономически рентабельных бетонных блоков без использования вредных для окружающей среды веществ. Предполагается, что данные блоки будут производиться в основном из отходов, которые в настоящее время складируются на полигонах ТБО.

Большие ожидания

Изначальным инициатором проекта выступил американец Билл Гросс (Bill Gross), который посредством своей расположенной в Калифорнии венчурной компании Idealab уже поддержал около 150 стартапов, работающих в сфере новых технологий и возобновляемых источников энергии. Чтобы продвинуть свой проект «Вавилонской башни», Б. Гросс обратился к двум своим знакомым: к инженеру из Тичино Андреа Педретти (Andrea Pedretti), человеку, собственно придумавшему фокус с блоками и башней, а также к американскому предпринимателю Роберту Пикони (Robert Piconi), который совершенно случайно последние несколько лет прожил в Тичино.

Теперь все зависит от того, сумеет ли компания Energy Vault доказать в ближайшие месяцы, что его изделие базируется на эффективном и действительно конкурентоспособном инженерно-техническом решении. Р. Пикони, который уже в свое время успел поработать в крупных транснациональных компаниях, убежден, что он нашел-таки решение проблемы долговременного хранения электроэнергии. «Никто еще в мире не смог справиться с этой задачей. Ожидания очень высоки. Но нам удалось объединить проверенные временем технологии с экономичными материалами и инновационным программным обеспечением. С помощью нашего решения мы впервые можем производить, хранить и продавать „зеленую“ электроэнергию по ценам, которые заметно ниже тарифов на электроэнергию, получаемую за счет сжигания минерального топлива».