재생에너지는 간헐적이므로 에너지저장 및 방출은 향후 수십 년 동안 매우 중요하다. IIASA 연구원들은 고층빌딩을 매우 저렴한 재생에너지 저장을 위한 거대한 중력배터리로 바꾸는 매혹적인 솔루션을 제시했다.
개념은 간단하다. 과도한 재생에너지는 무거운 것을 더 높은 지점까지 들어 올리는 데 사용하여 잠재적 에너지로 저장할 수 있다. 그 에너지는 중력을 사용하여 일종의 발전기를 구동함으로써 방출될 수 있다. 오스트리아 비엔나에 있는 IIASA(International Institute of Applied Systems Analysis)의 연구원들은 고층빌딩의 높이와 위치를 살펴보고 잠금 해제를 기다리고 있는 엄청난 양의 사전 구축된 에너지 저장장치를 보았다.
LEST(Lift Energy Storage System)는 고층건물의 기존 엘리베이터 시스템을 사용한다. 이들 중 다수는 리프트가 하강할 때 에너지를 수확할 수 있는 회생제동시스템으로 이미 설계되었기 때문에 사전 설치된 발전기로 효과적으로 에너지를 모은다. LEST는 또한 건물 전체의 빈 공간을 활용하며, 이상적으로는 상단과 하단에 가깝다. 따라서 다른 곳에서 전용 중력배터리시스템을 구축하는 것과 비교하여 건물에 이러한 종류의 기능을 개장하는 것이 현저히 저렴할 수 있다.
기본적으로 LEST는 과도한 재생에너지를 사용할 수 있을 때 젖은 모래가 담긴 큰 컨테이너와 같은 무거운 물건을 건물의 맨 아래에서 맨 위로 이동하고 맨 위에서 맨 아래로 엘리베이터 가동 중지 시간을 활용한다. 그 에너지를 전력망에 다시 사용하거나 판매할 수 있게된다.
IIASA 팀은 중량물을 들어올리고 신중한 리프트 안팎으로 견인하는 작업을 위해 일련의 자율 트레일러 로봇을 구축할 것을 제안했다. 복도를 따라, 빈 아파트나 사무실에 보관할 수 있으며, 이 시스템을 염두에 두고 건물을 계획해야 하는 경우 잠재적으로 전용 비포장 공간에 보관할 수 있다. 사람들이 걸어다닐 수 있을 만큼 높은 천장이 필요하지 않기 때문에 건물이 그 일을 할 수 있다고 생각한다.
무게는 사람들이 리프트에 타는 것을 방지할 만큼 충분히 클 필요는 없으며, 승객이 리프트에 올라 중량 용량을 초과하면 로봇이 뛰어내도록 프로그래밍할 수 있다. 알고리즘은 엘리베이터 시스템을 대기하는 세입자의 악몽으로 만들지 않고 중량을 올릴 가장 적절한 시간과 저장된 에너지를 수확할 시기를 결정할 수 있다.
Energy 저널에 발표된 연구 에서 연구원들은 엘리베이터가 완전히 적재되고 최적의 온도로 하강하도록 설정되었을 때 최첨단 영구 자석 동기식 기어 모터 스마트 엘리베이터가 거의 92%의 효율로 작동할 수 있다고 밝혔다. 에너지 생성 속도. 많은 양의 에너지가 빠르게 필요한 경우 약간의 효율성을 희생하면서 리프트를 더 빠르게 하강하도록 설정할 수 있다. 이 시스템 은 상단 이미지의 티센크루프 멀티엘리베이터이다.
개발 중인 다른 그리드 수준 에너지 저장 기술이 많이 있지만 LEST에는 테이블에 앉을 수 있는 몇 가지 고유한 기능이 있다. 무엇보다도, 그것은 인간에게 알려진 가장 높은 기존 인프라의 기성품 속성을 사용하여 서비스를 제공하는 도시의 한가운데에 살고 있다. 따라서 자본 비용이 크게 절감됩니다. 로봇과 추를 굴리기만 하면 되기 때문이다. 로비로 들어가 엘리베이터 프로그래밍을 만지작거리면 끝이다.
대규모 배터리 프로젝트만큼 빠르게 또는 안정적으로 수요 급증에 대응할 수는 없지만, 다른 한편으로는 대규모 배터리 시스템이 가져오는 몇 가지 약점을 해결하는 훌륭한 방법일 수 있다. 장기간의 계절적 에너지 생성 변동 및 수일 간의 정전 시나리오에는 덜 효과적일 수 있다. LEST는 여름에 말 그대로 1톤의 에너지를 저장한 다음 겨울 동안 점차적으로 비축량을 방출할 수 있다.
앞으로의 과제는 건물별로 상당히 명확하다. 그 무거운 무게가 바닥을 부수고 내려가는 길에 통과하는 모든 아파트를 다시 장식하기 전에 최상층은 얼마나 많은 무게를 지탱할 수 있나? 프리미엄 최상층 세입자가 복도 막힘에 대해 반란을 일으키지 않고 이러한 상자를 주차할 수 있는 분명한 장소가 있나?
빈 아파트를 사용할 생각이라면, 고층 아파트와 사무실의 전통적으로 높은 임대료를 감안할 때 LEST 시스템의 경제성은 높다.
그럼에도 불구하고 측면 사고의 깔끔한 비트이며 팀의 예측이 유지된다면 매우 저렴한 옵션이다. LEST의 설치 용량 에너지 저장 비용은 kWh당 US$21-128로 추정되며, 이는 주로 해당 건물의 높이에 따라 다르다. 비교를 위해 국립 재생 에너지 연구소( National Renewable Energy Laboratory )는 2020년에 4시간 배터리 시스템의 설치 용량 비용을 kWh당 $345로 추정했으며, 가장 장밋빛 가정하에서도 2040년대 후반까지 이 수치는 kWh당 $100 미만으로 떨어지지 않을 것으로 예상한다.
그것은 운영비(OPEX)가 아니라 자본지출(CAPEX)이지만, 이러한 종류의 기술을 더 면밀히 검토해야 한다는 강력한 주장이 여전히 제기되고 있다. IIASA 팀은 현재 세계의 고층건물을 30~300기가와트시의 에너지저장고로 전환할 수 있을 것으로 추정하며, 그 상한은 약 한 달 동안 뉴욕시 전체를 가동하기에 충분할 것이다. 확실히 상당한 기여가 가능하다. 이 연구는 에너지 저널에 공개 액세스 가능하다. 출처: IIASA
