Byggnader som batterier- tyngdkraft lagrar energi i hisschakt

Vad händer

Forskare vid University of Waterloo i Kanada har utvecklat ett system där höghus lagrar energi genom att utnyttja höjdskillnader. Elektricitet från solenergi och vindkraft används för att lyfta tunga block som sänks när byggnaden behöver frigöra lagrad energi.

Kontext

Forskarna har skapat ett integrerat energisystem som kombinerar solpaneler på fasaderna, små vindkraftverk på taket och ett hissliknande tyngdkraftssystem som fungerar som lagringsenhet.

• Tyngdkrafts­lagring som huvudlager: Elektriciteten driver motorer som lyfter betongblock i hisschakt. När blocken sänks omvandlas rörelseenergin tillbaka till elektricitet.
• Batterier som stödlager: Litiumjonbatterier används för snabba variationer eller kortvariga underskott, medan tyngdkrafts­lagringen sköter huvuddelen av balansen över dygnet.
• Byggnadsanpassad optimering: Forskningen omfattade 625 byggnadstyper med olika höjd, volym och fasadyta. Systemets kapacitet och kostnad beräknades för varje form med hjälp av en generisk optimeringsmodell.

Resultaten visar att systemet kan producera elektricitet för 0,111 amerikanska dollar per kilowattimme, vilket är i nivå med eller lägre än många andra byggnadsintegrerade energisystem. Återbetalningstiden beräknas till mellan 9 och 17 år. Högre byggnader ger lägre produktionskostnad per kilowattimme men också större beroende av elnätet, eftersom deras el- och värmebehov ökar snabbare än lagringskapaciteten.

Tekniken har testats av företaget Gravitricity i Skottland som byggt ett 15 meter högt system på 250 kilowatt med två 25-tons vikter och generatorer som kopplas till elnätet. Forskarnas modell visar att liknande lösningar kan byggas direkt i hisschakt i nya byggnader, särskilt i kontorshus och torn med stor fasadyta.

Vad har det för betydelse

Om höghus fungerar som vertikala energilager får städer ny infrastruktur för fri energi. Varje byggnad kan lagra överskott från solpaneler på fasaderna dagtid och frigöra elektricitet kvällstid. Ett kvarter med flera sådana byggnader kan minska importen av fossilgas, stabilisera näten och frigöra mark som annars skulle behövas för batteriparker. Det öppnar också för en ny arkitektur där byggnader blir aktiva energinoder i cirkulära stadssystem.

Källor

• PV Magazine: High-rise buildings could soon use gravity energy storage, say researchers
• Applied Energy: Building geometry-aware lifecycle optimization of hybrid renewable energy systems with solid gravity storage
• Här skrev Grow om en liknande idé med fina hemmagjorda skisser 🙂
• Gravitricity