När en gruva har uttömts på sin malm, är det egentligen ingen användning för det längre – det blir bara ett övergivet hål i marken. Enligt en ny studie kan dock axlarna i sådana gruvor tjäna i energilagrande gravitationsbatterier.
Först av allt, bara vad som är en gravitationsbatteri?
Tja, i ett nötskal, det är ett system där elektricitet genereras genom att släppa en tung last, vilket gör att den släpper. Den elen kan sedan användas vid tidpunkter då kraven på det kommunala nätet är höga. Vid andra tillfällen, när det finns överskott energi i nätet använder gravitationsbatterisystemet en del av den energin för att dra upp lasten igen, vilket effektivt lagrar energin för senare användning.
En av de vanligaste typerna av teknik är det som kallas ett vattenkraftsystem med pumpad lagring. I denna uppställning frigörs vatten från en hög höjd och genererar elektricitet genom att snurra upp turbiner när det rinner nedför. När överskottsenergi finns tillgänglig pumpas det vattnet tillbaka upp till startpunkten.
Förra året föreslog forskare från Österrikes International Institute of Applied Systems Analysis (IIASA) en annan typ av gravitationsbatteri. Grundtanken var att hissarna i höghus skulle använda regenerativa bromssystem för att generera elektricitet och samtidigt sänka den viktade nyttolasten från högre till lägre våningar. Autonoma trailerrobotar skulle dra lasten in och ut ur hissarna efter behov.
Det för oss till det minbaserade Underground Gravity Energy Storage-systemet (UGES), som nyligen föreslagits av samma forskare. Det skulle också använda hissar, men dessa skulle finnas i befintliga nedlagda gruvschakt och de skulle höja och sänka containrar fulla med sand.
En serie elektriska motor-/generatorenheter på båda sidor av schaktet skulle flytta varje hiss upp och ner, generera elektricitet via regenerativ bromsning på vägen ner, och sedan använda en del av den elektriciteten på vägen upp igen.
För maximal effektivitet kan hissarna ta på sig en sandlast vid ytan, få den lasten borttagen i botten av schaktet och sedan återvända till ytan tom. Onödigt att säga att lagringsområdet i botten av schaktet så småningom skulle fyllas upp med sand i detta scenario. Av denna anledning, när det fanns ett överskott av energi i nätet, måste hissarna föra tillbaka en del av sanden ovanifrån. En kombination av elektriska transportband och dumprar skulle användas för på- och avlastning.
Forskarna uppskattar att UGES kan ha en global energilagringspotential på 7 till 70 TWh (terawattimmar), med de flesta av anläggningarna lokaliserade i länder där det redan finns många övergivna gruvor, som Kina, Indien, Ryssland och USA.
"När en gruva stänger, säger den upp tusentals arbetare […] UGES skulle skapa ett fåtal lediga tjänster eftersom gruvan skulle tillhandahålla energilagringstjänster efter det att den stoppat verksamheten", säger IIASA:s Julian Hunt, huvudförfattare till en artikel om studien. "Gruvor har redan den grundläggande infrastrukturen och är anslutna till elnätet, vilket avsevärt minskar kostnaderna och underlättar implementeringen av UGES-anläggningar."
Tidningen publicerades nyligen i tidskriften energier.
