Możesz używać martwych ciężarów, ale potrzebujesz dużej ilości ciężarków

Na przykład największy system hydroelektryczny z pompą na świecie (elektrownia wodna Gianelli w Kalifornii, USA) wykorzystuje wodę zmagazynowaną w zbiorniku o długości około 9 mil i szerokości 5 mil, uniesionym na wysokość około 300 stóp. Nawet wtedy może dostarczać około 5% kalifornijskiego zużycia energii elektrycznej przez mniej niż 2 tygodnie , zanim wyschnie - a biorąc pod uwagę obecne długotrwałe susze w Kalifornii, nie może tego nawet zrobić, ponieważ tam nie byłoby dostępnej wody do jej uzupełnienia.

Próba zbudowania takich urządzeń dla indywidualnych domów byłaby beznadziejnie nieekonomiczna.

Jednym ze sposobów uzyskania „darmowej” energii do pompowania wody jest użycie zapór pływowych, ale nawet w najbardziej odpowiednich miejscach ilość energii, jaką uzyskuje się z danego obszaru wody za zaporą, jest taka sama, jak wielkość jako pokrycie całego obszaru panelami słonecznymi. Największa działająca zapora pływowa w Europie (która działa od około 20 lat) dostarcza jedynie około 0,1% całkowitego zużycia energii elektrycznej we Francji.

Obróćmy kilka liczb, aby dokładniej zilustrować słabą gęstość energii systemów magazynowania opartych na grawitacji.Załóżmy, że masz 100-kilogramowy ciężarek ołowiu, który możesz opuścić do głębokiej na 10 metrów dziury na swoim podwórku.

Ile energii może przechowywać?Jest to określone wzorem na energię potencjalną $ E = mgh $, więc $ E = 100 \, \ mathrm {kg} \ cdot 9.8 \, \ mathrm {m} / \ mathrm {s} ^ 2 \ cdot 10 \, \ mathrm{m} = 9,8 \, \ mathrm {kJ} \ około 2,7 \, \ mathrm {Wh} $.

Dla porównania, jedna bateria rozmiaru AA pozwala na przechowywanie około 2 $ \, \ mathrm {Wh} $ energii.

Używamy masy w polu grawitacyjnym do magazynowania energii i robimy to od setek lat!

GRandfather Zegary

Zegary dziadka używają obciążników od lat sześćdziesiątych XVII wieku. To było, kiedy po raz pierwszy uzyskali wysoki, szczupły kształt. Widoczne na zdjęciu ciężary powoli opadają, gdy uwalniana jest ich zmagazynowana energia. Aby dodać energię z powrotem do systemu, ciężarek musi zostać zwinięty.

Ffestiniog Schemat zasilania pompowego

Ffestiniog Power Station w Walii została otwarta w 1963 roku i była pierwszym w Wielkiej Brytanii pompowym systemem magazynowania energii wodnej na dużą skalę. Zbiornik działa w bardzo podobnej fascynacji do innych rozwiązań sieciowych. Gdy wytwarzana jest nadwyżka energii (ponieważ np. Elektrownie węglowe nie mogą zostać natychmiast wyłączone) woda jest pompowana z dolnego zbiornika z powrotem do wyższego. Kiedy występuje gwałtowny wzrost zapotrzebowania, woda przepływa w odwrotnym kierunku z powrotem w dół przez turbiny, wygładzając wszelkie skoki zapotrzebowania szczytowego, czyniąc całą sieć bardziej wydajną.

GravityLight

Wreszcie coś bardzo podobnego do projektu, o którym mowa. Oto produkt, który niedawno przeszedł przez kampanię finansową Indiegogo. Nazywa się GravityLight i działa poprzez działanie spadającego ciężaru, aby zapewnić energię odległym wioskom i innym żyjącym poza siecią.

Innym sposobem magazynowania energii w masie jest użycie kół zamachowych .Po prostu bierzesz ogromne koło i kręcisz nim, aby zmagazynować energię, a generator elektryczny służy jako przerwa, aby odebrać energię.

Ich głównym ograniczeniem w używaniu poza sferą profesjonalnych środowisk, gdzie mogą być odpowiednio monitorowane i utrzymywane przez ekspertów, jest możliwość katastrofalnej awarii.

Robimy.Tylko ciężarki, których używamy, nie są wykonane z ołowiu, ale z wody.Wiele zbiorników wodnych jest również wykorzystywanych do magazynowania energii poprzez pompowanie wody w górę, gdy masz nadwyżkę energii, i przepuszczanie jej przez generatory, gdy potrzebujesz energii.Wszystko, czego potrzebujesz do tego celu, to dwa lub więcej zbiorników na różnych wysokościach.

Robimy i robimy to również w w formie stałej masy!

ARES używa szyn do przenoszenia betonowych ciężarów w górę iw dół.

Potencjalne magazynowanie energii lub magazynowanie energii grawitacyjnej było aktywnie rozwijane w 2013 r. we współpracy z California Independent System Operator.Zbadano przemieszczanie się wypełnionych ziemią wagonów samowyładowczych napędzanych lokomotywami elektrycznymi z niższych do wyższych wysokości.

Jest nawet pomysł na użycie wyciągarek, jak opisałeś:

Stratosolar proponuje użycie wciągarek wspartych na pływających platformach na wysokości 20 kilometrów do podnoszenia i opuszczania mas stałych.

Twoje pytanie jest więc nieważne, nie ma powodu, dla którego tego nie robimy, ponieważ tak jest.

Rzeczywiście, magazyny pompowe, ARES i Gravity Light to przykłady użycia ciężarów do magazynowania energii, ale, jak sugerowano we wcześniejszym poście, wymagana masa / wysokość (i wynikający z tego koszt) sprawia, że ​​wiele przykładów jest zbyt drogich. Przy odpowiednim położeniu geograficznym magazyn szczytowo-pompowy jest stosunkowo niedrogim sposobem magazynowania dużych ilości energii, ale ma sens tylko na dużą skalę ze względu na wiele czynników, w tym infrastrukturę rurociągów i odległość od typowo odległych obszarów górskich do centrów popytu ( wpływające na koszt kompilacji i koszt transmisji).

Aby zapewnić dużą pojemność magazynowania energii elektrycznej przez długi okres (np. 20 lat lub więcej codziennej pracy), technologie takie jak magazynowanie szczytowo-pompowe i sprężone powietrze są obecnie znacznie tańsze niż akumulatory, chociaż są one ograniczone geograficznie.

Inne technologie magazynowania energii elektrycznej, w tym ciężarki, to technologie opracowane przez grawitację, siłę grawitacji (pokazane poniżej) i przełomowe magazynowanie energii (efektywne cięcie dużego cylindra ziemi, a następnie podnoszenie go przez pompowanie wody pod spodem).

Możemy również użyć pływalności jako środka magazynowania energii. Na Uniwersytecie Windsor w Kanadzie trwają badania nad magazynowaniem energii wypornościowej, gdzie boja jest ściągana w kierunku dna morskiego za pomocą wciągarki w celu naładowania systemu, a następnie pozwala się jej wznieść z powrotem na powierzchnię morza w celu rozładowania systemu. i wytwarzać energię elektryczną. Wciągarka jest podłączona do silnika-generatora w taki sam sposób, jak pompa-turbina w elektrowni szczytowo-pompowej jest podłączona do silnika-generatora i może być umieszczona na powierzchni wody (na pobliskim lądzie lub na jakimś rodzaju platforma / barka) i połączona z podstawą boi za pomocą bloczka. Inni pracują nad podobną technologią, w tym firma o nazwie Buoyant Energy.

W innych odpowiedziach zauważono, dlaczego nie używamy obecnie takich systemów, ale oto kolejny przykład generatora mocy opartego na grawitacji, który był używany w przeszłości.

Nie udało mi się znaleźć źródła ani zdjęcia tego, więc może ktoś inny może mi pomóc.Zaktualizuję, jeśli znajdę szczegóły.Znam te informacje z wizyty w Winchester House w San Jose w Kalifornii i podczas wycieczki.

Na przełomie XIX i XX wieku grawitacyjne generatory prądu były używane w domach niektórych zamożnych osób, w tym w domu Sarah Winchester.Gdzieś pod domem byłby generator z dużą korbą, który byłby połączony z platformą z ciężkimi kamieniami.Łańcuch powoli opadałby i dostarczał energię do małych instalacji elektrycznych w domu.Służący włączał generator kilka razy dziennie, aby przewijać wagę.

Jeśli ktoś kiedykolwiek posiadał lub używał zegarka z automatycznym naciągiem, ta technologia, która istnieje co najmniej od lat 60. XX wieku, wykorzystuje małe ciężarki do nakręcania zegarka na zawsze, z wyjątkiem awarii mechanicznej.Seiko Watches wykonało wiele takich modeli zarówno w stylu męskim, jak i damskim.Mam taki, który niedawno został skradziony i działał idealnie aż do dnia, w którym został skradziony.Prawdopodobnie jest wart sporo pieniędzy, zarówno jako przedmiot kolekcjonerski, jak i bardzo dobrze zaprojektowany prawie antyk.

Innym istniejącym przykładem wykorzystania ciężarków do magazynowania energii jest podniesiony akumulator hydrauliczny.Moc hydrauliczna jest wykorzystywana do podnoszenia ciężaru, który po upadku pompuje moc hydrauliczną z powrotem.System taki jak ten był używany do zasilania londyńskiego Tower Bridge.

System magazynowania energii żwiru opisuje systemy wykorzystujące przenośnik kubełkowy do przemieszczania żwiru w górę iw dół wzgórza.Uważa się, że jest to bardziej wydajne i tańsze niż elektrownie szczytowo-pompowe, zwłaszcza gdy naturalny zbiornik jest niedostępny.

Ilość ciepła wytwarzanego przy danej ilości energii kinetycznej traconej w wyniku tarcia jest niewielka.Z tego powodu ciężarek nie jest w stanie zapewnić wystarczającej ilości energii, aby bardzo podgrzać wodę.Powodem, dla którego obiekty nagrzewają się tak mało w wyniku tarcia, jest to, że ich całkowita energia cieplna w temperaturze pokojowej jest już naprawdę duża, ponieważ atomy wokół temperatury pokojowej mają tendencję do poruszania się z prędkością około 300 m / s.W rzeczywistości mamy szczęście, że cząsteczki mają tendencję do poruszania się tak szybko, ponieważ oznacza to również, że chemiczna energia potencjalna może zostać przekształcona w całkiem dużo energii mechanicznej.Z tego powodu wspiąłem się na wieżę CN z normalną prędkością po znacznie krótszych schodach przez całą drogę, bez zmęczenia lub zatrzymywania się w ogóle, aby odpocząć i zajęło mi to 26m8s.Chemiczna energia potencjalna reagującego tlenu i cukru jest w rzeczywistości o wiele większa na masę niż 1/2 ((300 m / s) ^ 2).