Puoi usare pesi morti, ma hai bisogno di una quantità enorme di peso.

Ad esempio, il più grande sistema idroelettrico di pompaggio del mondo (la Gianelli Hydroelectric Plant in California, USA) utilizza l'acqua immagazzinata in un bacino idrico lungo circa 9 miglia per 5 miglia di larghezza, sollevato per un'altezza di circa 300 piedi. Anche in questo caso, può fornire solo circa il 5% dell'utilizzo di elettricità della California per meno di 2 settimane prima di esaurirsi e, data l'attuale siccità a lungo termine in California, non può nemmeno farlo, perché lì non ci sarebbe acqua disponibile per riempirlo.

Cercare di realizzare dispositivi come questo per le singole case sarebbe irrimediabilmente antieconomico.

Un modo per ottenere energia "gratuita" per pompare l'acqua è usare sbarramenti di marea, ma anche nei luoghi più adatti, la quantità di energia che ottieni da una data area d'acqua dietro lo sbarramento è solo lo stesso ordine di magnitudo come coprire l'intera area con pannelli solari. Il più grande sbarramento di marea operativo in Europa (attivo da circa 20 anni) fornisce solo lo 0,1% circa del consumo totale di elettricità della Francia.

Analizziamo alcuni numeri per illustrare ulteriormente la scarsa densità di energia dei sistemi di stoccaggio basati sulla gravità.Supponi di avere un peso in piombo di 100 chilogrammi che puoi abbassare in un buco profondo 10 metri nel tuo giardino.

Ora, quanta energia può immagazzinare?Questo è dato dalla formula dell'energia potenziale $ E = mgh $, quindi $ E = 100 \, \ mathrm {kg} \ cdot 9.8 \, \ mathrm {m} / \ mathrm {s} ^ 2 \ cdot 10 \, \ mathrm{m} = 9,8 \, \ mathrm {kJ} \ circa 2,7 \, \ mathrm {Wh} $.

Per fare un confronto, una singola batteria di dimensioni AA immagazzina circa $ 2 \, \ mathrm {Wh} $ di energia.

Usiamo la massa in un campo gravitazionale per immagazzinare energia e lo facciamo da centinaia di anni!

Orologi del nonno

Gli orologi a pendolo hanno utilizzato pesi energetici sin dal 1660. Fu allora che per la prima volta acquisirono la loro forma alta e sottile. I pesi visti nell'immagine scendono lentamente quando la loro energia immagazzinata viene rilasciata. Per aggiungere energia al sistema, è necessario ricaricare il peso.

Ffestiniog Pumped Power Scheme

La Ffestiniog Power Station in Galles è stata aperta nel 1963 ed è stato il primo sistema di accumulo di energia idroelettrica pompata su larga scala del Regno Unito. Il serbatoio funziona in modo molto simile ad altre soluzioni di stoccaggio in rete. Quando viene prodotta energia in eccesso (perché le centrali a carbone non possono essere chiuse immediatamente, ad esempio) l'acqua viene pompata dal serbatoio inferiore fino a quello superiore. Quando si verifica un'impennata nella domanda, l'acqua scorre nella direzione opposta verso il basso attraverso le turbine attenuando i picchi di picco della domanda, rendendo l'intera rete più efficiente.

GravityLight

Finalmente qualcosa di molto simile al design nella tua domanda. Ecco un prodotto che è stato recentemente sottoposto a una campagna di finanziamento di Indiegogo. Si chiama GravityLight e funziona tramite l'azione di un peso che cade per fornire energia a villaggi remoti e ad altri che vivono fuori dalla rete.

Un altro modo per immagazzinare energia in massa è l'uso di volani .Basta prendere una ruota enorme e farla girare per immagazzinare energia, utilizzare un generatore elettrico come pausa per estrarre energia.

La loro principale limitazione per l'uso al di fuori del regno degli ambienti professionali in cui possono essere adeguatamente monitorati e mantenuti da esperti è il potenziale fallimento catastrofico.

Lo facciamo.Solo i pesi che usiamo non sono fatti di piombo, ma di acqua.Molti serbatoi d'acqua vengono utilizzati anche per immagazzinare energia pompando l'acqua verso l'alto quando si ha un surplus di energia e lasciandola scendere attraverso i generatori quando si ha bisogno di energia.Tutto ciò di cui hai bisogno per questo scopo sono due o più serbatoi a diverse altitudini.

Lo facciamo, e lo facciamo anche sotto forma di massa solida!

ARES utilizza i binari per spostare i pesi di cemento su e giù.

Il potenziale accumulo di energia o accumulo di energia per gravità era in fase di sviluppo attivo nel 2013 in collaborazione con il California Independent System Operator.Ha esaminato il movimento dei vagoni a tramoggia pieni di terra guidati da locomotive elettriche) dalle quote più basse a quelle più alte.

C'è anche un'idea per usare i verricelli, come hai descritto:

Stratosolar propone di utilizzare argani supportati da piattaforme galleggianti ad un'altitudine di 20 chilometri, per alzare e abbassare masse solide.

Pertanto, la tua domanda è nulla, non c'è motivo per cui non lo facciamo, perché lo facciamo.

In effetti, lo stoccaggio con pompa, ARES e Gravity Light sono tutti esempi di utilizzo di pesi per immagazzinare energia ma, come suggerito in un precedente post, la massa / altezza verticale richiesta (e il costo risultante) rende molti esempi proibitivamente costosi. Con la giusta geografia, l'accumulo con pompaggio è un modo relativamente economico per immagazzinare grandi quantità di energia, ma ha senso solo su larga scala a causa di molti fattori, tra cui l'infrastruttura del gasdotto e la distanza dalle aree montuose tipicamente remote ai centri della domanda ( che incidono sul costo di costruzione e sui costi di trasmissione).

Per fornire grandi quantità di capacità di accumulo di elettricità per un lungo periodo (ad esempio 20 anni o più di funzionamento quotidiano), tecnologie come l'accumulo con pompa e l'aria compressa sono attualmente molto più economiche delle batterie, sebbene siano vincolate dalla geografia.

Altre tecnologie di accumulo dell'elettricità che coinvolgono i pesi includono quelle sviluppate da Gravitricity, Gravity Power (mostrato sotto) e Ground-Breaking Energy Storage (tagliando efficacemente un grande cilindro di terra e poi sollevandolo pompando acqua sottostante).

Possiamo anche utilizzare la galleggiabilità come mezzo per immagazzinare energia. Sono in corso ricerche presso l'Università di Windsor in Canada sull'accumulo di energia al galleggiamento, in cui una boa viene tirata verso il fondo del mare utilizzando un argano per caricare il sistema, quindi lasciata risalire sulla superficie del mare per scaricare il sistema e generare elettricità. Il verricello è collegato a un motogeneratore nello stesso modo in cui la pompa-turbina in un impianto di accumulo di pompaggio è collegata a un motogeneratore e può essere posizionato sulla superficie dell'acqua (su un terreno vicino o su qualche tipo di piattaforma / chiatta) e collegata alla base della boa tramite una carrucola. Altri stanno lavorando a una tecnologia simile, inclusa una società chiamata Buoyant Energy.

Altre risposte hanno evidenziato il motivo per cui oggi non utilizziamo sistemi come questo, ma ecco un altro esempio di generatore di corrente basato sulla gravità utilizzato in passato.

Non sono riuscito a trovare una fonte o un'immagine di questo, quindi forse qualcun altro può aiutarmi.Aggiornerò se riesco a trovare i dettagli.Conosco queste informazioni visitando la Winchester House a San Jose, in California, e facendo il tour.

Tra la fine del 1800 e l'inizio del 1900 i generatori di corrente basati sulla gravità venivano utilizzati nelle case di alcune persone facoltose, inclusa la casa di Sarah Winchester.Da qualche parte sotto la casa ci sarebbe un generatore con una grande manovella, che sarebbe collegata a una piattaforma con pesanti rocce.La catena si abbasserebbe lentamente e fornirebbe energia ai piccoli impianti elettrici della casa.Un servo andrebbe a far girare il generatore per riavvolgere il peso un paio di volte al giorno.

Se qualcuno ha mai posseduto o utilizzato un orologio a carica automatica, questa tecnologia, che esiste almeno dagli anni '60, utilizza piccoli pesi per caricare l'orologio per sempre, salvo qualsiasi guasto meccanico.Gli orologi Seiko hanno realizzato molti di questi modelli sia in stile maschile che femminile.Ne ho uno che è stato rubato di recente che era perfettamente funzionante, fino al giorno in cui è stato rubato.Probabilmente vale un bel po 'di soldi, sia come oggetto da collezione che come quasi antico molto ben progettato.

Un altro esempio esistente di utilizzo dei pesi per immagazzinare energia è l ' accumulatore idraulico a peso elevato.La potenza idraulica viene utilizzata per sollevare un peso che, quando cade, pompa nuovamente quella potenza idraulica.Un sistema come questo veniva utilizzato per alimentare il Tower Bridge di Londra.

Sistema di accumulo di energia su ghiaia descrive i sistemi che utilizzano un nastro trasportatore a tazze per spostare la ghiaia su e giù per una collina.Si afferma che sia più efficiente ed economico dell'idroelettrico pompato, soprattutto quando non è disponibile un serbatoio naturale.

La quantità di calore prodotta per una data quantità di energia cinetica persa per attrito è minima.Per questo motivo, un peso non può darti da nessuna parte abbastanza energia per riscaldare molto l'acqua.Il motivo per cui gli oggetti si riscaldano così poco per attrito è perché la loro energia termica totale a temperatura ambiente è già molto grande perché gli atomi intorno alla temperatura ambiente tendono a muoversi a circa 300 m / s.In realtà siamo fortunati che le molecole hanno la tendenza a muoversi così velocemente perché significa anche che l'energia potenziale chimica può essere convertita in parecchia energia meccanica.Per questo motivo, ho scalato la torre CN a velocità normale per una scala molto più breve per tutto il percorso senza stancarmi o fermarmi per riposare e ho impiegato 26m8s per farlo.L'energia potenziale chimica della reazione di ossigeno e zucchero è in realtà molto più per massa di 1/2 ((300 m / s) ^ 2).