تولید برق از طریق حرکت قطار در مسیرهای شیب دار

به گزارش کلیک، این روش یک فناوری جدید برای ذخیره سازی انرژی است که یک بخش مهم از تولید انرژی بادی و خورشیدی بیشتر در شبکه برق است. این فناوری مربوط به شرکتی به نام ARES است. در اینجا طرز کار آن را بیان می کنیم :

۱٫ قطار تخته سنگ های بزرگ را در یک سربالایی حمل می کند، در حالی که الکتریسیته مصرف می کند.
۲٫ سپس این قطار تخته سنگ ها را در سرپایینی حمل می کند، در حال که الکتریسیته تولید می کند.

به همین سادگی. انرژی ذخیره شده در سربالایی، در سرپایینی آزاد می شود.
این بسیار تمیز و پاک است. جزئیات این کار نیز جالب است - این یک راه حل خردمندانه و ساده برای برخی مشکلات پیچیده مهم است.

استفاده از جاذبه برای ذخیره انرژی

فرض کنید که شبکه برق به طور موقت انرژی تجدید پذیر بیشتری از نیاز خود دارد - باد می وزد، خورشید می تابد و تقاضای کافی برای استفاده از آن وجود ندارد.
ذخیره سازی انرژی ریلی پیشرفته ( ARES ) می تواند انرژی اضافه را جذب کند و از آن برای تامین انرژی قطارهایی استفاده کند که قطعات بزرگ بتن را به بالای یک شیب ملایم می کشند. در نتیجه، قطارها الکتریسیته اضافی را به انرژی پتانسیل تبدیل می کنند.
وقتی شبکه برق به آن انرژی نیاز داشته باشد، همان واگن ها قطعات را در سراشیبی حمل می کنند به طوری که انرژی پتانسیل را دوباره به الکتریسیته تبدیل می کند. ( به لطف جاذبه! ).
این تبدیل ها توسط یک موتور الکتریکی انجام می شود. وقتی قطار در سربالایی حرکت می کند، الکتریسیته مصرف می کند. وقتی در سراشیبی حرکت می کند این موتور به طور معکوس عمل کرده و الکتریسیته تولید می کند (مشابه عملکرد " ترمزگیری سازنده " در اتومبیل ها).

این شرکت ادعا می کند که این فرآیند، به طور پیوسته، ۸۶ درصد کارآیی دارد، یعنی ۸۶ درصد از انرژی ذخیره شده برگشت پذیر است. این شرکت امیدوار است تا هم زمان با رشد فناوری این رقم را بهبود بخشد.

ARES ذخیره سازی بیشتری را فرآهم می کند
ARES از قبل در منطقه Tehachapi کالیفرنیا یک خط آهن آزمایشی دارد، اما در اوایل این ماه از دفتر مدیریت زمین مجوز اولین پروژه در مقیاس تجاری خود را دریافت کرد.
این پروژه که ARES Nevada نامیده می شود، شامل یک مسیر ۵٫۵ مایلی حمل ریلی با شیب بیش از ۸ درجه است که ۱۰۶ جریب از زمین های عمومی در نزدیکی شهر Pahrump در نوادا را پوشش می دهد. این پروژه دارای ظرفیت ۵۰ مگاوات انرژی است و قادر به تولید ۱۲٫۵ مگاوات ساعت انرژی است. این شرکت انتظار دارد تا ساخت آن را در اوایل سال آینده شروع کرده و تا سال ۲۰۱۹ به پایان برساند. مسئله اینجاست که این پروژه، ذخیره سازی انرژی را فرآهم نخواهد کرد. ARES می گوید که می تواند سه نوع پروژه مختلف را بسازد.
پروژه های کوچک تر (۲۰ تا ۵۰ مگاوات)، همانند موردی که نزدیک شهر Pahrump ساخته می شود، " خدمات جانبی" را برای شبکه برق فرآهم می کنند - برای مثال، شبکه برق کالیفرنیا.

خدمات جانبی نیز می توانند بسیار فنی باشند ( پشتیبانی از VAR ( ارزش ریسک) ! اینرسی شبکه!)، اما توضیح ساده این است که سیستم ARES می تواند به سرعت بالا و پایین رفته و نوسانات شبکه برق در تامین نیرو را کاهش دهد. این پروژه ارزش صرف هزینه را دارد.
پروژه های اندازه متوسط (۵۰ تا ۲۰۰ مگاوات) هم خدمات جانبی و هم ذخیره سازی کوتاه مدت را فرآهم می کنند، که تقریباً به اندازه دو ساعت است. در حالی که پروژه اول تغییرات باد و خورشید را به صورت دقیقه به دقیقه کاهش می دهد، پروژه دوم می تواند تغییرات طولانی تری را ( در ساعت) کاهش دهد.
پروژه های بزرگ ARES ( در مقیاس شبکه های برق) می توانند از ۲۰۰ مگاوات تا ۳ گیگاوات متغیر باشند، که به گفته شرکت، آن به قدری زیاد است که برای تولید ۴ تا ۱۶ ساعت نیرو با خروجی کامل کافی است. در این مرحله، پروژه کمتر به عنوان روشی برای کاهش نوسانات به نظر می رسد و خود آن بیشتر شبیه به یک نیروگاه برق کامل است که قادر به ذخیره مقادیر زیادی از انرژی تجدید پذیر است.

مزایای ذخیره سازی ریلی
ذخیره سازی ریلی آنقدر مزایا دارد که بتوان آن را توصیه کرد.
دلیل اول این است که اگرچه ARES اولین شرکتی است که آن را برای کار ذخیره انرژی به کار می برد، اما شبکه ریلی خود یک فناوری کاملاً شناخته شده است. تقریباً هر چیزی که ARES استفاده می کند به سهولت در دسترس است - یعنی به هیچ تکنولوژی تجربی یا پیشرفت غیرمنتظره ای نیاز نیست. این موضوع ریسک سرمایه گذاری را کاهش می دهد. شبکه ریلی همچنین به طور مطلوب با انواع دیگر ذخیره سازی انرژی مقایسه می شود.
سرعت واکنش سیستم های ARES نسبت به سرعت باتری ها کمتر است ( ۵ تا ۱۰ ثانیه، که بر خلاف فوری بودن موثر است)، اما این شرکت مدعی است که هزینه های سرمایه گذاری آن بسیار کمتر است. همچنین، واگن ها و قطعات بتنی بر خلاف باتری ها با گذشت زمان دچار افت کیفیت و کارآیی نمی شوند.
همچنین ذخیره سازی ریلی از رقیب اصلی خود یعنی ذخیره سازی در مقیاس شبکه برق سریع تر است و دارای هزینه سرمایه گذاری کمتری است که در آن آب پمپاژ می شود (آب را به بالا و پایین هل می دهد، همانند ARES که قطعات بتنی را هل می دهد). آن همچنین قابل تنظیم تر از آب پمپاژ شده است - شما می توانید ذخیره سازی را به طور تدریجی از ۲۰ مگاوات تا ۳ گیگاوات انجام دهید - و در مکان های بیشتری قابل قرار گیری است. تمام چیزی که آن نیاز دارد مقداری زمین باز و سطح شیب دار است. نکته قابل توجه این است که آن به آب نیاز ندارد که این مزیت باعث می شود تا در مناطق خشک غربی آمریکا کارآیی داشته باشد.
در نهایت این که، ذخیره سازی ریلی تاثیرات زیست محیطی نسبتاً کمی برجای می گذارد. جیم کِلی، مدیر عامل این شرکت، گفته است که در ذخیره سازی ریلی " هیچ گاز گلخانه ای تولید نمی شود، هیچ سوختی سوزانده نمی شود، به آب نیاز نیست، از مواد مشکل آفرین برای محیط زیست استفاده نمی شود و بسیار نرم و سبک بر روی زمین نصب می شود."
او به مجله تجاری SNL گفته است :
وقتی کار شما تمام شود و زمان از کار خارج کردن آنها برسد شما برای واگن ها هدف های جدید تعریف می کنید، ریل ها را بازیافت می کنید، اتصالات ریلی را بازیافت می کنید، زمین را شن کش می زنید، و تخم چمن می کارید. پس از یک سال هیچ کس نخواهد فهمید که شما آنجا بوده اید.

چالش های پیش روی ذخیره سازی ریلی
در جهان انرژی روش های ساده اندکی وجود دارند. ARES باید پروژه خود را در نوادا بسازد و البته ثابت کند که می تواند طبق وعده خود عمل کند. و توانایی آن در انجام پروژه های بزرگ تر هنوز جای سوال دارد. خدمات جانبی یک مسئله است و خرید و فروش مسئله دیگری است - خرید برق وقتی ارزان است و فروش دوباره آن به شبکه برق وقتی با ارزش تر است. ( شرکت UtilityDive تسلط خوبی بر ARES دارد، به طوری که چالش های مالی را از بین چیزهای دیگر بررسی می کند.)
انتظارات غیر منطقی بازارهای انرژی به ویژه در حوزه در حال رشد ذخیره سازی انرژی، پیش بینی موفقیت را برای هر فناوری یا شرکت خاص غیرعاقلانه کرده است.
هنوز هم ذخیره سازی ریلی از لحاظ فناوری سادگی جذابی دارد. آن یک موفقیت اتفاقی آزمایشگاهی نیست، آن فقط یک روش خردمندانه برای هدف گذاری مجدد برای مواد موجود است. قطار بالا می رود، قطار پایین می رود. توضیح آن بسیار ساده است.

منبع:independent