Kilometrové mrakodrapy ako gravitačné batérie? 

Energetické úložiská sú kľúčom k efektívnemu využívaniu energie z obnoviteľných zdrojov ako je slnko, vietor a do značnej miery aj voda. Bez nich musia do stabilizácie rozvodných sústav vstupovať rýchlo dostupné zdroje energie ako elektrárne na fosílne palivá a podobne.

Osvedčenou formou veľkokapacitných energetických úložísk sú prečerpávacie vodné elektrárne, ktoré predstavujú formu gravitačnej batérie. Elektrina v čase nadbytočnej produkcie prečerpá vodu do hornej nádrže a v čase zvýšeného dopytu ju vypustí, aby pomocou turbín a generátorov opäť vyrobila elektrinu. Spoločnosť Slovenské elektrárne má v tomto type elektrární inštalovaný celkový výkon 916,4 MW (Čierny Váh 734,4 MW, Liptovská Mara 98 MW, Dobšiná 24 MW a Ružín 60 MW). Gravitačné batérie však môžu pracovať s akoukoľvek hmotou pri konverzii potenciálnej energie na kinetickú a naopak.

Skidmore, Owings & Merrill (SOM), dizajnér najvyššej budovy sveta, dubajského mrakodrapu Burj Khalifa, spojil svoje sily so spoločnosťou Energy Vault Holdings , aby preskúmali možnosť vytvorenia niečoho ešte vyššieho. Uvažujú o 1 km vysokých mrakodrapoch, ktoré by fungovali aj ako gigantické gravitačné systémy na ukladanie energie.

Návrh označovaný ako EVu™ by využíval prebytočnú energiu z obnoviteľných zdrojov, alebo zo štandardnej elektrickej siete na zdvihnutie závažia až na vrchol veľmi vysokého mrakodrapu. V prípade potreby sa závažie uvoľní a umožní mu zostúpiť na spodok budovy. Využije sa pritom sila gravitácie na pohon generátora. EVu je nadstavbový vežový dizajn, ktorý umožňuje integrovať gravitačné systémy na ukladanie energie (GESS) do vysokých budov pomocou dutej konštrukcie s výškou 300 až 1 000 metrov, uvádza sa v tlačovej správe spoločností SOM a Energy Vault Holdings. Tieto konštrukcie budú môcť dosiahnuť kapacitu niekoľko GWh na napájanie nielen samotného mrakodrapu, ale aj okolitých budov. Určitým slabým článkom môže byť mechanická konštrukcia výťahu.

Túto slabinu eliminuje ďalší koncept – EVc™. Ten uvažuje s gravitačnou batériou v mrakodrape, ktorá namiesto pevného závažia používa vodu. Jednalo by sa teda o prečerpávaciu vodnú elektráreň s nádržami v hornej časti mrakodrapu a na prízemí.

V rámci partnerstva Energy Vault a SOM navrhujú novú platformu úložísk G-VAULT GESS zameranú na zlepšenú ekonomiku, energetickú hustotu a udržateľnosť. Okrem spomínaných koncepcií EVu™ a EVc™ riešenia zahŕňajú aj EVy™ (aplikuje technológiu gravitačného úložiska s využitím existujúcich svahov) a EV0™. EV0™ je založené na myšlienke budovania nádrží pre prečerpávaciu vodnú elektráreň bez použitia betónu, pomocou špeciálnych geotextílií.

Doteraz sa balík produktov Energy Vault G-VAULT zameriaval predovšetkým na platformu EVx™, ktorá sa dá škálovať na úložisko s kapacitou niekoľkých gigawatthodín. EVx sa v súčasnosti vyvíja a nasadzuje prostredníctvom licenčných zmlúv v Číne (ohlásené sú projekty s celkovou kapacitou 3,7 GWh), Egypte, Grécku a v niekoľkých afrických krajinách.

Hoci sú koncepty gravitačných batérií v mrakodrapoch založené na funkčných fyzikálnych princípoch, ich realizácia nemusí byť bez problémov. Obrovská „nadbytočná“ hmotnosť bude klásť veľké nároky na nosnosť konštrukcie budovy a pridávajú sa aj zvýšené nároky na údržbu.  

Je možné, že v prípade špecializovaných budov, určených výhradne na účely gravitačného úložiska typu EVu alebo EVc, ide o ekonomicky udržateľné riešenie, schopné konkurovať batériovým úložiskám. Množstvo miesta, ktoré by takéto úložisko zaberalo, plus všetky pohyblivé časti by však mohli urobiť stavbu kancelárskeho alebo obytného mrakodrapu s týmto systémom ekonomicky ťažko realizovateľnou. SOM a Energy Vault Holdings sú však optimisti, takže uvidíme, či sa ich zámer podarí rozvinúť a nakoniec prinesú najvyššie mrakodrapy sveta.