Люди издавна строили высокие сооружения, чтобы продемонстрировать мощь империй, правителей, религий и корпораций. Сегодня появляется больше высотных зданий, чем когда-либо прежде. Но вскоре у небоскребов может появиться новое предназначение: хранение возобновляемой энергии.
На сектор зданий и строительства приходится почти 40% мировых выбросов, но дизайнеры и инженеры придумывают творческие способы сделать небоскребы более безопасными для окружающей среды. На этом рендере показана предлагаемая SOM и Energy Vault башня-надстройка — небоскреб, в котором интегрировано хранилище гравитационной энергии
Как показано на этом рендере, компания по хранению энергии Energy Vault вместе со Skidmore, Owens & Merrill, архитектурной и инженерной фирмой, стоящей за некоторыми из самых высоких зданий в мире, интегрирует технологию гравитационного хранения энергии в проекты зданий
Одним из самых больших препятствий для энергосистемы, в которой доминирует чистая энергия, является непостоянство некоторых возобновляемых источников. Иногда облака набегают, когда необходима солнечная энергия, или ветер перестает дуть, и турбины не могут вырабатывать электроэнергию. В других случаях солнце и ветер производят больше электроэнергии, чем требуется.
Хранение имеет решающее значение для баланса производства и потребления. Для увеличения емкости, вероятно, потребуется сочетание технологий — от различных форм батарей до других методов хранения энергии.
Войдите в небоскребы-батареи. В конце мая Skidmore, Owings & Merrill (SOM), архитектурная и инженерная фирма, стоящая за некоторыми из самых высоких зданий в мире, объявила о партнерстве с компанией по хранению энергии Energy Vault для разработки новых решений по гравитационному хранению энергии.
Это включает в себя проект небоскреба, в котором будет использоваться двигатель, питаемый электричеством из сети, для подъема гигантских блоков, когда спрос на энергию низкий. Эти блоки будут хранить электричество как «потенциальную» энергию. При наличии спроса блоки будут опускаться, высвобождая энергию, которая преобразуется в электричество.
Высокие здания – специализация SOM. Он спроектировал Всемирный торговый центр в Нью-Йорке, Уиллис-тауэр в Чикаго, ранее известную как Сирс-Тауэр, и самый высокий небоскреб в мире Бурдж-Халифа в Дубае, высота которого превышает 828 метров (2700 футов).
«Это возможность воспользоваться этим опытом… и использовать его для хранения энергии, что позволит нам отказаться от ископаемого топлива», — Билл Бейкер, партнер-консультант SOM и инженер-строитель Бурдж-Халифа .
Чистый ноль требует хранилища в масштабе сети
если мир хочет достичь чистого нуля к 2050 году, необходимо будет наращивать масштабы энергохранилищ или технологий, подключенных к энергосистеме, которые могут хранить энергию и использовать ее при необходимости. По мнению Международной энергетической ассоциации ,
Литий-ионные аккумуляторы, популярные в электромобилях, сами по себе не могут решить эту проблему. Во-первых, они не могут хранить энергию в течение длительного времени.
Этого может быть достаточно для перераспределения энергии с самой солнечной части дня на вечер, когда спрос резко возрастает , но энергию, возможно, придется хранить дольше.
Это модно сделать широко используются для хранения возобновляемой энергии. Это предполагает перекачку турбиной воды из резервуара на низине в резервуар на возвышенности в непиковые часы. Когда спрос резко возрастает, вода пропускается через турбину, генерирующую электроэнергию. Но для этого требуется холмистая местность и много места.
Башня надстройки SOM и Energy Vault, высота которой может составлять от 300 до 1000 метров (от 985 до 3300 футов), должна была иметь выдолбленные конструкции, напоминающие шахты лифта, для перемещения блоков, оставляя место для жилых и коммерческих арендаторов. (Компании также рассматривают возможность интеграции гидроаккумулирующих гидроэлектростанций в небоскребы, используя воду вместо блоков).
Вид на самое высокое здание в мире, Бурдж-Халифа, в Дубае, декабрь 2022 года. Оно было спроектировано SOM
В конечном итоге можно будет хранить несколько гигаватт-часов энергии, чего будет достаточно для питания нескольких зданий, рассказал Роберт Пикони, генеральный директор Energy Vault.
Два эксперта по хранению энергии, задались вопросом, может ли экономика батареи небоскреба работать, учитывая пространство, которое необходимо будет использовать для хранения энергии, и структурные изменения, которые потребуются для поддержки дополнительного веса.
Но Energy Vault и SOM уверены, что их решения коммерчески жизнеспособны.
Energy Vault уже завершила проект в Китае, который, по ее словам, является первой в мире гидрогравитационной системой хранения энергии коммерческого масштаба без накачки. Здание высотой 150 метров (492 фута) с емкостью хранения 100 мегаватт-часов специально построено для хранения энергии и не имеет места для арендаторов.
Чем выше, тем лучше?
Возможность использования возобновляемых источников энергии поможет компенсировать углеродный след сверхвысоких зданий. Сегодня на сектор зданий и строительства приходится почти 40% мировых выбросов парниковых газов.
В настоящее время ведется работа по решению этой проблемы: от оснащения зданий лучшей изоляцией до строительства из альтернативных материалов, которые менее углеродоемки, таких как древесина.
Некоторые здания буквально становятся зеленее. В Милане итальянский архитектор Стефано Боэри создал башни, покрытые деревьями и кустарниками, и представил аналогичный проект башен в Дубае.
Если вы все равно поднимаетесь высоко в надстройке, мы просто спешим на этом.Роберт Пикони, генеральный директор Energy Vault
Но здания также становятся выше и многочисленнее, по крайней мере частично, чтобы удовлетворить спрос, вызванный быстрой урбанизацией , которая вынудила людей переселяться в города, где ограниченное пространство может означать, что лучший способ застройки — это строительство.
В период с 1900 по 1999 год во всем мире было построено 235 зданий высотой более 200 метров (656 футов), сообщил CNN по электронной почте Дэниел Сафарик из Совета по высотным зданиям и городской среде обитания. В прошлом году было построено 179 зданий такой высоты и выше.
Когда дело доходит до структур хранения гравитационной энергии, чем выше, тем лучше. Очень высокая конструкция для хранения гравитационной энергии могла бы компенсировать содержащийся в ней углерод — от конструкции и материалов — в течение двух-четырех лет.
«Если вы все равно поднимаетесь высоко в надстройке, мы просто спешим на этом», — сказал Пикони.
SOM и Energy Vault сейчас ищут партнеров по развитию, чтобы воплотить свои проекты в жизнь. Авторитет SOM в области высотных зданий «поможет решить задачу постройки первого высотного здания», сказал Пикони.