معدن حتی زمانی که به پیان کار خود می‌رسد می‌تواند فرصتی برای تولید انرژی و اشتغال باشد.

هنگامی که معدنی از سنگ معدن خود تهی می‌شود، دیگر هیچ فایده‌ای برای آن وجود ندارد و فقط به دالان متروکه‌ای در میان زمین تبدیل‌می‌شود. با این اوصاف،  یک مطالعه جدید، مطرح کرده این معادن می‌توانند در فرآیند باتری‌های گرانشی ذخیره‌کننده انرژی فعال شوند.

باتری گرانشی چیست؟

به زبان ساده، باتری گرانشی نوعی سیستم است ذخیره انرژی گرانشی است. که در آن الکتریسیته با رها کردن یک بار سنگین تولید می‌شود و به آن اجازه می‌دهد افت کند.

آن برق را می توان در مواقعی که نیاز به شبکه شهری زیاد است استفاده کرد.  هنگامی که انرژی اضافی در شبکه وجود دارد، سیستم باتری گرانشی مقداری از آن انرژی را برای بالا کشیدن جرمی برای تولید انرژی درمواقع لازم  استفاده می‌کند و ازاین طریق به‌طور موثر انرژی  برای استفاده بعدی ذخیره می‌کند.

یکی از رایج ترین انواع این فناوری، سیستمی است که به عنوان سیستم تلمبه ذخیره‌ای شناخته می شود. در این سیستم، درهنگامی که شبکه تحت فشار نیست آب را توسط پمپاژ به ارتفاع بالا هدایت می‌کنند. زمانی که تقاضای برق زیاد می‌شود این آب ذخیره شده در ارتفاع آزاد شده و با چرخاندن توربین‌ها برق تولید می‌کند.

هر چند مقدار برق مصرف شده و تولید برابر است؛ لیکن چون آب پمپاژ شده با مازاد برق تولید شده فراهم می‌شوند و درعین حال برق این سیستم در زمانی که مصرف استفاده می‌شود درآمد بیشتری ایجاد می‌شود.

سال گذشته، دانشمندان موسسه بین‌المللی تحلیل سیستم‌های کاربردی اتریش (IIASA) نوع متفاوتی از باتری گرانشی را پیشنهاد کردند. ایده اصلی این بود که آسانسورها در ساختمان‌های بلند از سیستم‌های ترمز احیاکننده برای تولید برق استفاده کنند و در عین حال بارهای وزنی را از طبقات بالاتر به طبقات پایین‌تر نزول دهند. ربات‌های تریلر خودران بارها را در صورت نیاز به داخل و خارج آسانسور مدیریت می‌کنند.

این ایده ما را به سیستم ذخیره‌سازی انرژی گرانشی زیرزمینی (UGES) مبتنی بر معدن می‌رساند که اخیراً توسط همین محققان پیشنهاد شده است. در این سیستم نیز  ترتیب از آسانسورها استفاده می‌کند، لیکن این آسانسورها در چاهک‌های معادن بلااستفاده موجود هستند و ظروف پر از ماسه را بالا و پایین می‌برند.

مجموعه‌ای از واحدهای موتور/ژنراتور الکتریکی در دو طرف شفت، هر آسانسور را به سمت بالا و پایین حرکت می‌دهند، از طریق  احیاکننده در مسیر پایین، برق تولید می‌‌شود، سپس مقداری از آن برق را برای استفاده از مسیر برگشت استفاده می‌کنند.

به‌منطور افزایش بهره‌وری آسانسورها می توانند بار شنی را در سطح زمین بپذیرند، آن بار را در پایین چاه جمع‌آوری کرده.. نیازی به گفتن نیست که در این سناریو، فضای ذخیره سازی در پایین چاه در نهایت با ماسه پر می شود. به همین دلیل، هنگامی که انرژی اضافی در شبکه وجود داشت، آسانسورها مجبور هستند مقداری از ماسه را به سمت بالا برگردانند. درحقیقت ترکیبی از تسمه نقاله برقی و کامیون کمپرسی برای بارگیری و تخلیه استفاده می شود.

دانشمندان تخمین می زنند که UGES می تواند پتانسیل ذخیره سازی انرژی جهانی بین ۷ تا ۷۰ TWh ( انرژی الکتریکی تولید شده توسط یک نیروگاه اغلب بر حسب TWh  یا در طول یک سال اندازه‌گیری می‌شود) داشته باشد، به طوری که بیشتر نیروگاه ها در کشورهایی مانند چین، هند، روسیه، آمریکا کشورهایی که معادن متروکه زیادی در آنها وجود دارد، قرار دارند می‌توانند از این فرصت استفاده کنند.

جولیان هانت، نویسنده ارشد مقاله در مورد این مطالعه، خاطر نشان کرد: وقتی یک معدن بسته می‌شود، هزاران کارگر اخراج می‌شود. معادن در حال حاضر زیرساخت های اولیه را دارند و به شبکه برق متصل هستند که به طور قابل توجهی هزینه  را کاهش می‌دهد و اجرای نیروگاه های UGES را تسهیل می کند.

محمد مهدی اجتهادی پژوهشگر و مخترع ایرانی که در این طرح مشارکتی نداشت،  درباره این پروژه اظهار کرد: لزوما  نیازی نیست این طرح را در معادن استفاده کنیم. هرجای دیگر نیز  می‌توانیم آن راه‌اندازی کنیم. تابستان ۱۳۹۶ من طرحی مشابه رو به‌واسطه یکی از دوستان که با معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری در ارتباط بودند مطرح کردم،  مخالفت شد و به نتیجه نرسیدیم.

این کارشناس حوزه معدن ادامه داد: در دی ماه سال ۹۷ یک موسسه از انگلستان به مبلغ دو میلیون پوند این ایده و طرح را گرند کرد و سال ۹۸ مدل آزمایشی آن نیزساخته شد. آنها یک چاله استوانه‌ای را در زمین حفر کردند و چند ژنراتور روی سطح زمین قرار دادند. وزنه‌ای که به عمق ۳۰ متر زمین می‌رفت، توربین‌ها را به کار می‌انداخت و برق تولید می‌شد.

اجتهادی اضافه کرد: در سوئیس نیز مدلی مشابه‌ای را روی زمین  اجرا کردند. یک جرثقیل  وزنه را به سمت بالا می‌برد و هنگام سقوط وزنه ژنراتورها  به کار می‌افتاد و برق تولید می‌شد. بازدهی این روش بسیار بسیار بالا است و فضای خیلی کمتری نیاز دارد.  مثلا ۱۰ توربین حدود ۵ هزار متر مربع فضا نیاز دارد که البته این فضا نیز بستگی به توان آنها دارد. درواقع برای یک مگاوات حداقل ۵ هزار متر مربع فضا نیاز است. در مقابل این روش را می‌توان در حدود ۴۰۰ متر مربع اجرایی کرد. کافی است یک استوانه ۵۰ متری درون زمین حفر کرد و با استفاده از یک موتور دیزل وزنه‌ای را متصل کرد و این کار را انجام داد. حتی می‌توانیم این کار را در شهر یا حومه شهر نیز انجام دهیم و از فواید آن استفاده کنیم.