|
Nguyên mẫu mô hình Công nghệ lưu trữ năng lượng nâng của IIASA. Nguồn: IIASA
|
Viện phân tích các hệ thống ứng dụng quốc tế của Áo (IIASA) đã nghiên cứu cách biến các tòa nhà cao tầng thành bộ pin khổng lồ để cải thiện chất lượng điện năng cho các khu đô thị.
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Energy, IIASA đã đề xuất một giải pháp lưu trữ dựa trên lực hấp dẫn của thang máy và các căn hộ trống trong các tòa nhà cao tầng. Ý tưởng được nhóm đề tài gọi là Công nghệ lưu trữ năng lượng nâng (Lift Energy Storage Technology, viết tắt là LEST), lưu trữ năng lượng bằng cách nâng các thùng chứa cát ướt hoặc các vật liệu tương ứng, vận chuyển từ xa - vào và ra thang máy bằng các thiết bị xe kéo tự động.
LEST là một lựa chọn thích hợp, vì thang máy đã có sẵn trong các tòa nhà cao tầng, có nghĩa là không cần đầu tư thêm hoặc chiếm thêm không gian, nhưng lại tạo ra điện năng dùng cho chính tòa nhà.
Bằng cách này, LEST có thể tận dụng thời gian “vô công” rảnh rỗi của thang máy để di chuyển vật nặng như container chứa cát ướt từ chân tòa nhà lên nóc khi có năng lượng tái tạo dư thừa và từ nóc xuống chân tòa nhà khi cần dùng năng lượng đó hoặc đưa trở lại mạng lưới điện.
Để thực thi, nhóm đề tài đề xuất xây dựng một loạt robot xe kéo tự động đặt dọc hàng lang hoặc trong văn phòng trống để thu gom vật nặng và kéo ra - vào thang máy khi cần. Vật nặng không quá cồng kềnh để tránh cản trở mọi người ra vào thang máy. Robot cũng được lập trình để ra ngoài khi có người vào thang máy hoặc khi quá tải. Thuật toán được dùng cho mục đích này, chủ yếu là để xác định thời điểm phù hợp nhất để luân chuyển vật nặng lên cao và khi nào cần thu thập năng lượng dự trữ mà không gây phiền phức cho khách đi thang máy.
Nhà cao tầng có nhiều thang máy, thang máy được thiết kế với hệ thống phanh có thể thu thập năng lượng khi đi xuống, xem như máy phát điện lắp đặt trước, đồng thời có nhiều khoảng không rỗi trong tòa nhà, gần chân và nóc công trình để tiện cho việc vận chuyển vật liệu.
Theo nhóm nghiên cứu, thang máy thông minh sử dụng động cơ giảm tốc đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiện đại có thể vận hành với hiệu quả gần 92% với điều kiện đủ tải khi đi xuống ở tốc độ tối ưu. LEST có thể lưu trữ năng lượng vào mùa hè, sau đó giải phóng dần năng lượng dự trữ vào mùa đông. Chi phí lưu trữ năng lượng theo công suất danh nghĩa của LEST vào khoảng 21-128 USD/kWh (490 nghìn- gần 3 triệu VNĐ), phụ thuộc chiều cao của tòa nhà.
Theo LEST, hiện có trên 18 triệu thang máy đang hoạt động trên toàn cầu, nếu được tận dụng sẽ mang lại hiệu quả cao. Các tòa nhà cao tầng này có thể lưu trữ 30 - 300 gigawatt giờ điện, đủ cho TP New York, Mỹ sử dụng một tháng với mức sử dụng điện hiện nay. Tuy nhiên để hệ thống đi vào thực tiễn, vẫn còn nhiều việc phải làm như vị trí để các vật liệu nặng, tìm kiếm căn hộ hoặc hành lang trống, xem xét khả năng chịu lực của trần tòa nhà...