17:00
ARES North America уже достаточно эксплуатирует свою систему GravityLine в Gamebird Pit в Неваде, чтобы прояснить ее глубокие ограничения для людей, которые не просто выполняли математические и научные расчеты в 7 классе. Национальные лаборатории Сандии зафиксировали, как пара массовых автомобилей весом около 340 тонн поднимается по склону крутизной около 55% и приводится в движение стационарным двигателем и цепной системой на высоту около 36 метров. Это огромное механическое движение сохраняет лишь около 33 кВтч грубой гравитационной энергии.
Результат - именно то, что предсказывает основная физика. Запасенная гравитационная энергия равна массе, умноженной на силу тяжести и высоту. Пара автомобилей весом в сотни тонн может на короткое время произвести несколько мегаватт на пути вниз, потому что мощность - это энергия, доставляемая быстро, но энергии все равно остается очень мало, когда вертикальное движение составляет всего несколько десятков метров. Коммерческий вопрос о гравитационном хранилище в твердой массе всегда заключался в том, что происходит, когда этот механизм должен обеспечивать сотни мегаватт-часов, а не десятки киловатт-часов.
Это краткая версия более глубокой оценки TFIE Strategy Briefing. Я дал ARES более чем в одиннадцать раз большую высоту, чем Gamebird, оставил электростанцию относительно небольшой, на уровне 20 МВт, требующую двадцать часов работы, и сравнил ее с гидроэлектростанциями с замкнутым контуром и литий-ионными батареями, обеспечивающими точно такие же электрические услуги. Важная цифра не в том, сколько камня может сдвинуть ARES. Это то, сколько техники должно существовать, прежде чем достаточное количество камней будет поднято в гору, чтобы стать полезным сетчатым хранилищем.
Gamebird действительно меняет одну деталь в моей оценке гравитационного хранилища 2024 года. Я ожидал, что обычные силы фуникулера будут более жестко ограничивать практические движущиеся массы. Конфигурация цепного привода ARESобходит это конкретное ограничение. Основная проблема остается неизменной: гравитационное хранилище твердой массы имеет чрезвычайно низкую плотность энергии, поэтому запасы полезной энергии требуют огромных физических запасов.
Используя 36-метровую высоту Gamebird, поскольку коммерческое сравнение было бы слишком простым, поэтому я дал ARES эффективный перепад высот в 400 метров. Я сохранил мощность всего на уровне 20 МВт и попросил двадцать часов доставки, потому что ARES продает GravityLine для длительного хранения, значительно превышающего продолжительность, обычно связанную с литий-ионными системами. В результате получается электростанция мощностью 400 МВтч на территории, которая должна быть сравнительно благоприятной для концепции.
Как только определены требования к обслуживанию, система перестает выглядеть дешевым балластом, перемещающимся вверх и вниз по склону. Сотни тысяч тонн хранимой массы приходится распределять между крупными специально построенными авианосцами. Этим машинам требуются места хранения на обеих высотах, рабочие пути, стационарные приводы, системы передачи, средства управления, доступ для обслуживания и достаточная избыточность, чтобы накопленная энергия оставалась доступной, когда оборудование недоступно. Огромный завод по производству тяжелых рельсов, цемента, дробления камней и формования бетона должен быть построен специально для каждого объекта и обслуживаться десятилетиями для обслуживания оборудования.
Дешевый балласт не устраняет этих требований. Гравийный карьер, такой как Gamebird, необычайно удобен, поскольку уже есть щебень, дороги и нарушенные промышленные земли, но он имеет небольшую высоту. Площадка с высоким напором увеличивает плотность гравитационной энергии, но может не хватать дешевого близлежащего заполнителя, доступа к тяжелой промышленности, передачи, пригодных для использования площадей для хранения на обеих высотах или простых геотехнических условий. Полезный сайт находится на пересечении несколькихтребования, а не просто крутой холм.
Гидростанция с замкнутым контуром использует ту же гравитационную физику, но с совершенно другой архитектурой обработки материалов. Сотни тысяч тонн воды могут находиться в резервуарах неправильной формы, причем для каждого приращения массы не требуется шасси, ролики, подшипники и парковочное положение. Вода находит свой уровень, движется по общему трубопроводу и остается доступной для другого генераторного агрегата, когда одна часть силовой линии недоступна.
Литий-ионный аккумулятор движется в другом направлении. Ее энергетические запасы производятся в больших объемах, но производство происходит на постоянных заводах, снабжающих глобальный рынок. Разработчик системы хранения данных получает стандартизированные модули, а не создает систему производства тяжелого оборудования для конкретного проекта на подходящем ландшафте.
В результате железнодорожная гравитация сохраняет характеристики обеих архитектур и не имеет ни одного из их преимуществ. Он сохраняет зависимость гравитационного хранилища от географии, добавляя при этом большой передвижной инвентарь промышленного производства. Каждый носитель должен быть построен, проверен, упорядочен и обслуживаться, а отказы могут сделать накопленную энергию недоступной, даже когда сама масса все еще находится в гору. Для энтузиастов, которые хотят ответить другими вариантами, такими как высота 100 метров, я указываю на основы уравнения: масса, умноженная на силу тяжести, умноженная на высоту. Гравитация не изменится, поэтому, чтобы получить ту же энергию, вам придется увеличить массу в четыре раза. Это означало бы, что нужно будет изготовить еще тысячи заполненных бетоном стальных железнодорожных вагонов и распределить их сверху и снизу. Физика неумолима, и это наука, которой учат 13-летних. Это также умножает содержание углерода в четыре раза.
Недавние закупки аккумуляторов также ослабляют старуюпредположение, что двадцатичасовое хранение обязательно создает открытое поле для механических альтернатив. Британские закупки систем хранения данных длительного хранения в 2026 году включают проекты литий-ионных систем, рассчитанные на несколько десятков часов, что показывает, что аккумуляторные системы уже конкурируют с продолжительностью работы, которая всего несколько лет назад обычно рассматривалась как выходящая за рамки их практического диапазона.
Я не удосужился выполнить расчеты воплощенного углерода для этого, как я сделал недавно для столь же ненужного разового строительного проекта Energy Vault в Китае. Они выйдут одинаково, вероятно, в диапазоне добавления эквивалента производства природного газа к долгу по выбросам углерода в расчете на кВтч электроэнергии. Это потому, что, хотя порода имеет низкое содержание углерода, все остальное - высокоуглеродистое. Количество высококачественной стали и портландцемента, необходимых для строительства огромного завода, массивных лебедок, массивных рельсов и массивных железнодорожных вагонов, очевидно для любого, кто смотрит на это с хоть каким-то чувством реальности. Это даже отдаленно не является климатическим решением и явно не является жизнеспособным решением для хранения энергии. Для меня примечательно, что это было профинансировано и что обычно разумная лаборатория Sandia Lab Министерства энергетики США вообще потратила на это время.
Gamebird не меняет центральную коммерческую оценку железнодорожного гравитационного хранения. Это демонстрирует, что выбранная ARES система привода может перемещать очень тяжелые авианосцы по крутым склонам. Решающий вопрос начинается после того, как будет дан ответ на этот механический вопрос: достаточное количество твердой массы должно быть превращено в достаточное количество вращающегося оборудования, чтобы обеспечить полезный запас энергии, и это оборудование должно конкурировать с водой, движущейся по трубам, и батареями, поступающими с постоянных заводов.
Полный анализ стратегического брифинга TFIE показывает, чем становятся 20 МВт в течение двадцати часов один раз.хранимая масса оценивается как оборудование, а не как дешевый камень, и почему это единственное изменение подавляет кажущуюся экономическую нишу
.
