高度に圧縮された汚れが詰まった巨大なレンガを想像してみてください。 ピックアップ トラックと同じ大きさですが、24 トンあり、約 5 倍の重量があります。 ソーラー パネルまたは風力タービンを動力源とするエレベーターが、巨大な建物の側面を 300 フィート上まで持ち上げます。 台車に収納されていますが、それだけではありません。 太陽が輝き、風が吹くと、自動化されたシステムが巨大なペッツキャンディーのような数百個のレンガを持ち上げて保管します。
建物の制御システムが数百個のレンガを 1 つずつ降ろし、その過程で発電機を回転させているところを想像してみてください。 電力需要がピークに達すると、毎晩低下しますが、ソーラー パネルの出力は減少します。
実際、レンガで満たされた建物は、化学ではなく重力でエネルギーを蓄える巨大なバッテリーです。
重力バッテリーは、グリーン エネルギー革命の重大な問題に対する重要な解決策となる可能性があります。つまり、太陽や風が電力を供給している間だけでなく、必要なときに電力を確実に利用できるようにすることです。
そして、それは単なるアイデアではありません。 建設中の 2 つのサイト — 1 つは上海のすぐ北にある中国の如東にあり、もう 1 つはダラスの西約 250 マイルにあるテキサス州スナイダーにあります — スタートアップ エネルギー貯蔵庫 重力貯蔵技術の実行可能性を真剣にテストし始めます。 以前のパイロットは 5 メガワットの電力を生成しましたが、これらの 2 つの施設と予想される後継者は、重力貯蔵が経済的であり、大規模で機能するのに十分効率的であるかどうかを示します。
太陽が沈むときの電力
屋根にソーラー パネルを設置すれば気候変動と闘うことができると考えるかもしれませんが、家庭や送電網になんらかのエネルギー貯蔵がなければ、二酸化炭素を排出するガスや石炭の発電所に頼って家の明かりを灯すことになるでしょう。 、テレビ、食器洗い機。
Energy Vault は、従業員数 170 人の会社が本社を置くスイスで、小規模な規模でその技術をテストしました。 建設中の 2 つの EVx システムは、はるかに大きいものです。 廃棄物管理およびリサイクル会社向けに構築された中国のシステム 中国天英、高さ 400 フィートの建物内にあり、100 メガワット時のエネルギー貯蔵容量があります。 それは 電力を供給するのに十分な 1 日で 3,400 世帯、システムは 6 月までに完成する予定です。 高さ 460 フィートの (しかし狭い) 建物にあるテキサスのシステムは、電力会社に電力を供給します。 エネル 容量36MWh。
太陽光パネルと風力タービンは現在、石炭や天然ガス発電所よりも安価に発電できるため、化石燃料の代替を推進する上で明確な選択肢となっています。 太陽光発電のコストは、2009 年から 2023 年にかけて 83% 減少しました 投資顧問および資産管理会社の追跡によると、風力発電のコストは同期間に 63% 減少しました。 ラザード. しかし、国内の多くの地域では、新しいソーラー パネルが日中に過剰な電力を供給するだけで、夕方には電力が供給されないことがよくあります。
電力生産と電力使用の間の不一致は、悪名高い「アヒルのカーブ
、年を追うごとに格差が拡大していることを示す鳥のような形のグラフ。この格差は、電力会社が需要の急速な変化に適応することを困難にし、天然ガス「ピークプラント」のような化石燃料を動力源とする電源が夕方に電力を供給することを意味します。
Energy Vault のロバート ピコーニ最高経営責任者（CEO）は、「化石燃料からますます離れて、断続的な再生可能エネルギーに置き換える場合、それを解決する唯一の方法は貯蔵です」と述べています。
Energy Vault だけではありません。 別のスタートアップ、 重力、 を構築しました 250キロワットのデモシステム 未使用の坑道に 4MW から 8MW のより大きなシステムを計画しています。
エネルギー貯蔵コストが鍵
重力貯蔵は、風と太陽の噴出を滑らかにする 1 つの方法にすぎません。 Tesla Megapacks のような大型バッテリー (携帯電話や電気自動車に電力を供給するのと同じバッテリーの産業規模バージョン) は、送電網でますます一般的になっています。 「揚水式水力」は、上り坂の貯水池に水を汲み上げ、下り坂に戻るときに発電する古い形式の重力バッテリーで、何十年も使用されてきましたが、新たな関心を集めています。 その他の方法としては、地下室に圧縮空気を充填する、後に燃料電池に電力を供給する水素を貯蔵する、亜鉛電池や亜鉛電池などのさまざまな種類の電池を開発するなどがあります。 フロー電池.
コストは、初期の製造と継続的な運用を含め、どのストレージ技術が普及するかを決定する主要な要因となります。
コンサルティング会社のエネルギーアナリスト、セレーネ・ロー氏は、「結局のところ、すべては価格にかかっている」と語った。 クリーンテックグループ. また、重力保管については、総コストに関する疑問が残ると彼女は言いました。
確かに、 2022 年米国エネルギー省の調査 重力エネルギー貯蔵は、小規模な設備では比較的高価であると結論付けました。 最も経済的なのは、比較的長時間 (10 時間以上) 発電する大容量システムです。
Energy Vault は、建設中の 2 つのシステムのコストを明らかにしていませんが、この技術が長時間の電力需要に対して利点を提供することには同意しています。
寿命は、プラントの寿命全体にわたるコスト要因です。 バッテリーは使用とともに容量を失います。携帯電話を数年使用するとそれほど長く動作しなくなるのと同じですが、滑車や発電機などの重力ストレージ コンポーネントは維持できます。
「私たちの価値提案の鍵は、ストレージ メディアの劣化がないことです」と、機械エンジニアで Energy Vault の最高商業製品責任者である Marco Terruzzin 氏は述べています。 「少なくとも 35 年間はシステムを保証します。」
Energy Vault は、この技術の価値を証明するための最初の一歩を踏み出したにすぎませんが、2 人の顧客は、今日支払う価値があると結論付けています。 また、中国での 100MWh システムは最初の事例にすぎないと同社は述べています。 国は、後にさらに 4GWh から 6GWh の容量に資金を提供することを期待しています。これは、最初の発電所の 40 倍から 60 倍の増加です。
Energy Vault の EVx の仕組み
Energy Vault の重力 EVx ストレージ システムは、大部分が自動的に稼働する巨大な長方形の建物です。 仕組みは次のとおりです。
システムの中心にあるレンガは、それぞれ 3.5 x 2.7 x 1.3 メートル (約 11 x 9 x 4 フィート) の大きさで、重さは 24 トンです。 それらは、メキシコの建築材料会社のレシピを使用して、水とポリマー混合物を安定させるために99％圧縮された土でできています セメックス. 密度は水の 2.4 倍で、コンクリートとほぼ同じです。
レンガは、ドミノが詰まったように、建物内に並べて保管されています。 上げたり下げたりする前に、トロリー システムが各レンガを持ち上げて、エレベーターまで運びます。
レンガは建物の上 8 階に収容されてエネルギーを貯蔵し、対応する下の 8 階に降りて発電します。 毎秒 1.9 メートル (6.23 フィート) の速度で下降する各レンガは、約 1 メガワットになると Terruzzin 氏は述べています。 これは、2,000 台の冷蔵庫に電力を供給するのに十分な量です。
各レンガが最下部に到達すると、ロボットによって台車システムに移され、建物の中心に向かって移動します。
建物を長くし、トロリー トラックを長くすると、より多くのレンガを保管して、より多くの発電時間を確保できるようになります。 エレベーターを増やして建物を広くすることは、システムがより高いピーク電力レートを生成できることを意味します。
効率に関しては、Energy Vault は、EVx システムが、摩擦などの要因を含め、レンガを持ち上げて移動させるために必要なエネルギーの少なくとも 80% を生成することを保証します。 その全体的な効率は、揚水式水力に匹敵します。
Energy Vault のビジネスの鍵となるのは、ブロックをいつ、どこに配置して最適な貯蔵とエネルギー出力を行うかを決定する制御システムです。
「1 つが底で減速している間に、次の 1 つがロードされ、加速し始めています」と、Idealabs の最高経営責任者で Energy Vault の共同創設者である Bill Gross は、 Techonomy Climate カンファレンス 3月。
最大出力は、中国系統で 25MW、テキサス系統で 18MW となる。
重力貯蔵の課題を克服する
Energy Vault は、カートに砂利を入れる、タンクに水を入れる、クレーンから吊り下げるコンクリート ブロックなど、いくつかの選択肢を検討した結果、現在の設計に落ち着きました。
EVx は、これらの設計の問題を克服するように設計されています。 耐候性があるため、レンガが濡れたり、吹き飛ばされたりすることはありません。
Energy Vault は、すべてのエネルギー貯蔵卵を重力バスケットに入れているわけではありません。 あ カリフォルニアのパシフィック・ガス・アンド・エレクトリックとの契約、水素燃料電池とバッテリーの組み合わせで、カリストガ市に最大48時間電力を供給するシステムになる可能性があります。 重力とバッテリーストレージを備えたハイブリッドシステムも理にかなっています.バッテリーは増加または減少に非常に迅速に反応できるからです.
Energy Vault のプラントが生産を開始したことで、今年は重力貯蔵が実際にどのように機能するかをよりよく理解し始める必要があります。 「今年は Energy Vault にとって重要な年になるでしょう」と Cleantech Group の Law は述べています。 「証拠はプリンにあります。」
同社は利益を上げておらず、 2022 年の純損失は 7,800 万ドル 1億4600万ドルの収入で。 そしてその 株価は昨年 89% 下落した、多くのスタートアップが経済的問題と懐疑的な投資家に苦しんだ運命です。
しかし、Energy Vault の Piconi 氏は、同社がエネルギー貯蔵をより経済的にするための正しい道を進んでいると確信しています。
「現在、風力発電と太陽光発電は化石燃料よりもはるかに安価です。問題は、通常、貯蔵がその 10 倍から 15 倍になることです」とピコーニ氏は述べています。 「私たちはそこに行かなければなりません。」
修正、午前 9 時 26 分 PT: この記事の以前のバージョンでは、Energy Vault の 2022 年の財務結果が誤って記載されていました。 1 億 4,600 万ドルの収益に対して 7,800 万ドルの純損失を報告しました。