В последние годы интерес к гравитационным накопителям энергии (ГНЭ) существенно возрос. Эти системы аккумулируют энергию путем подъема массивного груза на высоту, а затем возвращают её через генератор, используя принцип потенциальной энергии.
Один из ярких примеров — проекты швейцарской компании Energy Vault, где бетонные блоки поднимаются на высоту более 100 м, создавая энергоёмкость до десятков мегаватт-часов. В Китае реализованы системы ГНЭ с мощностью до 25 МВт и энергоёмкостью около 100 МВт·ч, позволяющие балансировать локальные электросети.
Стартап Gravitricity строит шахтные гравитационные системы для кратковременного регулирования частоты и пиков нагрузки. Эти проекты показывают, что гравитационные накопители — реальная альтернатива батареям или гидроаккумуляции, особенно там, где вода и рельеф ограничены.
Наш проект: 100 000‑тонная установка
Мы разрабатываем масштабную гравитационную систему хранения энергии, рассчитанную на аридные регионы и зоны, где гидроаккумуляция невозможна.
Основная концепция
Установка массивна: груз весом 100 000 тонн, поднимаемый вертикально на высоту 100 м, служит средством хранения энергии в виде потенциальной (гравитационной). Эта энергия аккумулируется в периоды избыточной генерации (например, от солнечных батарей днем) и высвобождается ночью или при пиках нагрузки.
Гравитационный накопитель выполнен в виде железобетонной конструкции, устойчивой к нагрузкам и ветровому давлению, с интегрированными направляющими рейками. Тяжёлый груз — кубическая монолитная масса из утрамбованного грунта в железобетонной оправе — движется строго по направляющим.
Механическая часть состоит из мотор‑генератора высокой мощности, редуктора и зубчатых передач, обеспечивающих плавный подъём и контролируемое опускание.
Опоры: железобетонные пирамидальные колонны, широкие в основании и сужающиеся кверху; основание: 4,5 × 4,5 м, верх: 2,0 × 2,0 м, среднее сечение: ≈ 3,2 × 3,2 м ≈ 10 м².
Пространственные фермы: стальные, для жёсткости и ветровой устойчивости
Рейки и привод: две диагональные рейки для шагообразного подъёма
Оттяжки: преднатянутые тросы с анкерами по углам для стабилизации
Размеры и параметры
Габариты груза ~ 36×36×36 м
Потенциальная энергия ≈ 27,2 МВт·ч
Электрическая мощность привода ≈ 231 МВт
Принцип работы
Зарядка: избыток электроэнергии (солнечной, ветровой) используется для подъема груза. Скорость подъёма: 0,2 м/с (≈ 0,72 км/ч).
Хранение: груз удерживается на фиксированной высоте с помощью опорных механизмов.
Выдача энергии: при необходимости груз опускается, мотор работает как генератор, возвращая энергию в сеть.
Экономическая оценка
Стоимость и энергоёмкость нашего проекта:
Стоимость за кВт·ч ≈ 90 $/кВт·ч
Сравнение с другими технологиями
Наш проект (100 000 т, 100 м) ≈ 90 $/кВт·ч
ГАЭС (передовые проекты) 106–200 $/кВт·ч
Литий‑ионные батареи (крупные) 150–300 $/кВт·ч
Проточные/потенциальные батареи 300–600 $/кВт·ч
Вывод: стоимость нашего гравитационного накопителя на уровне лучших гидроаккумуляторов и значительно ниже большинства батарей.
Преимущества в условиях отсутствия воды
Независимость от рельефа и гидрологии: подходит для пустынь и плоских территорий.
Долговечность: десятки лет эксплуатации без значительной деградации.
Доступность материалов: бетон и грунт дешевы и локальны.
Совместимость с ВИЭ: сглаживание пиков солнечной и ветровой генерации.
Вывод
Проект 100 000‑тонного гравитационного накопителя демонстрирует:
Возможность накапливать большие объёмы энергии с экономикой на уровне или ниже гидроаккумуляторов.
Реальную конкурентоспособность по стоимости на кВт·ч (~90 $/кВт·ч).
Идеальное применение для регионов, где нет воды и значительных перепадов рельефа, например, в пустынях с солнечными электростанциями.
Таким образом, наша установка открывает путь к долговременным и масштабным решениям хранения энергии, минимизируя зависимость от дорогих материалов и сложной инфраструктуры.
