Розробка концепції гравітаційних накопичувачів енергії на базі виведених із експлуатації свердловин
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352876Ключові слова:
гравітаційне накопичення енергії, свердловина, відновлювані джерела енергії,, вантаж-накопичувачАнотація
Об’єкт дослідження – свердловинний гравітаційний накопичувач енергії (WellGES), реалізований у вертикальному стовбурі нафтогазової свердловини. Система складається з важкого вантажу, підвішеного на сталевих тросах, який переміщується вздовж стовбура ліквідованої свердловини для перетворення потенційної енергії в електричну за допомогою генераторів. Притаманна відновлювальним джерелам енергії нестабільність генерації вимагає впровадження технологій балансування мережі та покриття пікових навантажень.
Запропоновано концепцію, яка передбачає використання великої глибини виведених з експлуатації нафтових і газових свердловин для гравітаційного зберігання енергії, а також доцільність використання такої технології для великомасштабного зберігання енергії.
Свердловинний гравітаційний накопичувач енергії перетворює надлишкову електричну енергію на потенційну механічну енергію. Дане перетворення здійснюється шляхом підйому вантажу-накопичувача, що вільно переміщується вздовж стовбура свердловини за допомогою троса та барабана з електричною машиною, яка працює в режимі двигуна. При опусканні вантажу електрична машина переходить у режим рекуперативного гальмування, повертаючи накопичену енергію в електромережу.
Визначено переваги свердловинного гравітаційного накопичувача енергії над існуючими аналогічними системами. Зокрема, використання значного перепаду висот (глибокі свердловини) сприяє меншим капіталовкладенням завдяки використанню готових об'єктів, екологічну безпеку та незалежність від атмосферних умов. Проведено кінематичний і силовий розрахунки системи, включаючи визначення енергоємності, розрахунок поліспасту, підбір електричної машини та передавального числа багатоступеневого механізму. На прикладі свердловини № 64 – Долина (глибина 2000 м, вантаж 4000 кг) розраховано, що ємність накопичувача становить 22 кВт×год, що підтверджує можливість реалізації системи
Посилання
- Cai, K., Han, Y., Xia, R., Wu, J., Wang, J., Lund, P. D. (2024). Gravity Energy Storage: A Review on System Types, Techno‐Economic Assessment and Integration With Renewable Energy. WIREs Energy and Environment, 13 (6). https://doi.org/10.1002/wene.543
- Tong, W., Lu, Z., Chen, W., Han, M., Zhao, G., Wang, X., Deng, Z. (2022). Solid gravity energy storage: A review. Journal of Energy Storage, 53, 105226. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105226
- Wang, R., Zhang, L., Shi, C., Zhao, C. (2025). A Review of Gravity Energy Storage. Energies, 18 (7), 1812. https://doi.org/10.3390/en18071812
- Hunt, J. D., Zakeri, B., Falchetta, G., Nascimento, A., Wada, Y., Riahi, K. (2020). Mountain Gravity Energy Storage: A new solution for closing the gap between existing short- and long-term storage technologies. Energy, 190, 116419. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116419
- Berrada, A., Emrani, A., Ameur, A. (2021). Life-cycle assessment of gravity energy storage systems for large-scale application. Journal of Energy Storage, 40, 102825. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102825
- Berrada, A. (2022). Financial and economic modeling of large-scale gravity energy storage system. Renewable Energy, 192, 405–419. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.04.086
- Berrada, A., Loudiyi, K., Zorkani, I. (2017). System design and economic performance of gravity energy storage. Journal of Cleaner Production, 156, 317–326. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.04.043
- Botha, C. D., Kamper, M. J. (2019). Capability study of dry gravity energy storage. Journal of Energy Storage, 23, 159–174. https://doi.org/10.1016/j.est.2019.03.015
- Bowoto, O. K., Emenuvwe, O. P., Azadani, M. N. (2021). Gravitricity based on solar and gravity energy storage for residential applications. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 12 (3), 503–516. https://doi.org/10.1007/s40095-021-00393-1
- Emrani, A., Berrada, A., Arechkik, A., Bakhouya, M. (2022). Improved techno-economic optimization of an off-grid hybrid solar/wind/gravity energy storage system based on performance indicators. Journal of Energy Storage, 49, 104163. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104163
- Tong, W., Lu, Z., Zhao, H., Han, M., Zhao, G., Hunt, J. D. (2023). The structure and control strategies of hybrid solid gravity energy storage system. Journal of Energy Storage, 67, 107570. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107570
- Hunt, J. D., Nascimento, A., Zakeri, B., Jurasz, J., Dąbek, P. B., Barbosa, P. S. F. et al. (2022). Lift Energy Storage Technology: A solution for decentralized urban energy storage. Energy, 254, 124102. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124102
- Zakeri, B., Syri, S. (2015). Electrical energy storage systems: A comparative life cycle cost analysis. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 569–596. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.011
- Break Through with G-VAULT™ - Gravity Energy Storage. Energy Vault. Available at: https://www.energyvault.com/products/g-vault-gravity-energy-storage
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Oleg Vytyaz, Ruslan Rachkevych, Ivan Petryk, Eduard Velikanov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
