Svijet se posljednjih desetljeća sve više preusmjerava s fosilnih goriva na obnovljive izvore električne energije koji ne proizvode štetne stakleničke plinove, kao što je iskorištavanje energije vjetra i sunca. Štoviše, zahvaljujući razvoju naprednih tehnologija i strateško-politički uvjetovanim skokovitim promjenama cijene fosilnih goriva, obnovljivi izvori energije se pokazuju i perspektivno jeftinijima.

Međutim, jedan od najvećih nedostataka solarne energije i energije vjetra je to što su povremene, diskontinuirane: u vrijeme kada nema vjetra i sunca, izlazna snaga takvih elektrana može dramatično padati. No, s druge strane, dok su u punoj aktivnosti, vjetar i sunce nerijetko proizvode više energije nego što mreža može odmah iskoristiti, tako da elektroenergetske tvrtke upotrebljavaju razne akumulacijske 'trikove' za skladištenje neiskorištene energije, obično u velikim baterijama ili putem crpki koje pune akumulacijske sustave za dobivanje hidroenergije.

U novoj studiji koju je proveo Medjunarodni institut za analizu primijenjenih sustava (IIASA), istraživači su otkrili da bi napušteni rudnici koji su povučeni iz upotrebe mogli ponuditi isplativo i dugoročno rješenje za skladištenje golemih količina električne energije, i to pomoću gravitacijskih baterija. Istraživači vjeruju da bi napušteni rudnici mogli biti ključ za rješavanje energetske krize, jer bi se mogli prenamijeniti za skladištenje dovoljno električne energije za napajanje cijelog planeta.

Zašto baš rudnici? Gravitacijske baterije su prilično ekonomična rješenja za skladištenje viška obnovljive energije, ali su konstrukcijski zatjevne: moraju imati dovoljno veliku visinu kako bi se postigao energetski dostatan kinetički učinak gravitacije. Kada se kaže 'dovoljna visina', govori se o stotinama metara visokim konstrukcijama, a poseban izazov predstavlja i pronalazak povoljnih lokacijâ za njihovu izgradnju. No, kako su nekadašnji rudnici za sobom ostavili stotine metara duboka okna okomito ukopana u utrobu zemlje, istraživači su se dosjetili da bi takvi rudnici diljem svijeta mogli biti isplativo rješenje za konstrukciju infrastrukturnih pogona potrebnih za iskorištavanje gravitacijske energije.

Studija sugerira da bi se rashodovani rudnici mogli prenamijeniti u energetsko-ekonomski vrlo isplative pogone za iskorištavanje koncepta gravitacijskih baterija. Izračunali su da korištenje tehnologije gravitacijskih baterija u ovim rudnicima može pomoći u pohranjivanju procijenjenog potencijala do 70 teravatsati (TWh), što je ekvivalent dnevnoj potrošnji električne energije u cijelom svijetu.

Teoretski, gravitacijske baterije mogu koristiti bilo koji materijal s velikom težinom, poput vode ili čvrstih predmeta. Tijekom studije koju je u napuštenim rudarskim oknima provela IIASA korišten je pijesak u velikim spremnicima. Pomoću suviška neiskorištene energije dobivene iz solarne elektrane, elektromotori su vitlima podigli veću količinu pijeska u gornje razine rudarskog okna, a kada je električna energija bila ponovno potrebna, uteg ispunjen pijeskom se spuštao u dubinu okna, pri čemu je slobodnim padom povlačio sajlu, pokrećući turbinu koja je kinetičku energiju gravitacije pretvarala u električnu, ponašajući se poput ogromnog satnog utega koji svojom težinom i postupnim 'padom' pokreće mehanizam u zidnom satu, samo sa neusporedivo većim energetskim potencijalom.

IIASA predlaže korištenje napuštenih rudnika jer ih diljem planeta ima na stotine tisuća, a moglo bi ih se relativno jeftino prenamijeniti u tu svrhu: većina rudnika već posjeduje potrebnu visinu (dubinu) za iskorištavanje slobodnog pada, a sadrže i osnovnu infrastrukturu, te su već spojeni na električnu mrežu.

Autori studije računaju da bi nakon otprilike 10 dolara investicijskog troška po kilovatsatu njihova metoda, primijenjena na većinu dostupnih napuštenih rudarskih okna u svijetu, mogla imati ukupni potencijal od oko 70 teravatsati dnevno. A prema Međunarodnom energetskom udruženju, u 2020. (posljednjoj godini za koju su dostupni podaci) globalna je potrošnja energije iznosila ukupno 24.901 teravat-sati godišnje, što iznosi oko 68 teravatsati dnevno. Dakle, ukoliko bi se gravitacijske baterije postavile po starim rudnicima u cijelom svijetu, mogle bi doslovce zadovoljiti cjelokupne energetske potrebe naše civilizacije.

Još jedna prednost gravitacijskog procesa pohrane energije je u tome što se klasične akumulatorske baterije s vremenom prazne, gube kapacitet, postupno gubeći i pohranjenu energiju. A kako gravitacijska metoda pohranjuje energiju u vodu ili pijesak ili kamenje (ili bilo što drugo što se podiže uvis kako bi se iskoristila gravitacija), potencijalna energija masivnog objekta podignutog u visinu se ne prazni, nego traje vječno.

U studiji se ističe kako bi rad gravitacijskih baterija u napuštenim rudnicima mogao obnoviti ili sačuvati neke poslove koji su izgubljeni kad su ti rudnici zatvoreni. Julian Hunt, istraživač na IIASA Programu za energiju, klimu i okoliš, rekao je: „Kad se rudnik zatvori, otpušta se tisuće radnika. To uništava lokalne zajednice koje se svoju ekonomsku egzistenciju oslanjaju na rudnike. Gravitacijske baterije bi u svojim pogonima mogle ponovo otvoriti radna mjesta za te ljude“.