再生能源的常見問題是：間歇性。夜晚沒有陽光，風力也不隨心所欲。到目前為止，權宜之計一直是鋰電池儲能。價格昂貴，而且有供應和處置問題。但如果解決方案就在我們腳下，或者更確切地說，就在我們頭頂上呢？
加拿大滑鐵盧大學的一項研究重現了與山丘一樣古老的引力原理，並將其應用於我們城市的巨人：摩天大樓。 2研究人員推出了一種稱為「 固體重力儲能係統」（GS）的系統，旨在融入高層建築並將其轉變為巨大的機械電池。
這個想法是將已經可以整合的可再生能源（外牆上的光伏板、屋頂上的小型風力渦輪機）與一個既簡單又巧妙的儲存系統結合起來。
滑鐵盧大學論文中重力儲存系統的圖示
電池升降機如何運作？
該系統並非科幻小說，而是紮實的機械工程。其關鍵部件包括電動發電機、起升纜繩、傳動齒輪和重物（通常是鋼塊或混凝土塊）。所有這些都由一個類似電梯的垂直井道控制。
- 充電階段：當能量過剩時（例如中午，太陽能板滿載運轉），引擎利用多餘的電力緩慢地將重物提升至樓頂。能量以重力位能的形式儲存起來。
- 釋放階段：當建築物需要能源時（例如，在夜間或尖峰時段），沉重的物體會被釋放。當它下降時，重力會發揮作用：物體啟動發電機，將儲存的位能重新轉換為電能。當然，還有一個變速系統來實現發電。
數字加起來：LCOE 和電網依賴度
加拿大研究人員並未止步於此，他們在《應用科學》雜誌上發表了一項研究，在625種不同的參數化建築設計上測試了該系統。目標是優化兩個關鍵參數：
- LCOE （平準化電力成本）：平準化電力成本，即係統整個生命週期內每千瓦時發電的實際價格。
- GD（電網依賴性）：對國家電網的依賴性。
研究結果頗具啟發。研究發現， LCOE 值在每千瓦時 0.051 美元至 0.111 美元之間，電網依賴度 (GD) 值在 0.195 美元（高度自主）至 0.888 美元（高度依賴）之間。這些成本與其他建築一體化再生能源系統的成本相比，即使不是更優，也具有競爭力。
事實證明，建築高度越高，表面積越大，其能源成本（LCOE）往往越低，這顯而易見，因為它們可以實現與高度相關的更大儲能容量，並且更有可能建造更多的儲能井。自主性的關鍵因素在於重力系統（GS）的容量：機械儲能容量越大，對電網的依賴就越小。
這項研究凸顯了該技術在提升建築韌性和永續性方面的潛力，尤其是能耗適中的高層建築。這種技術替代方案，在基礎建設方面或許略帶凱因斯主義色彩，可以補充（或部分取代）電池化學技術。
具有儲存系統的建築物的建造最佳化圖
問題與解答（FAQ）
1）這個系統不會佔用摩天大樓內部的寶貴空間嗎？
是的，該系統需要專門的垂直井道來承載量，類似電梯井道。然而，該設計是為摩天大樓設計的，而優化垂直空間對於摩天大樓至關重要。 13 對 625 種不同建築設計的分析，旨在找到佔用空間、能源成本 (LCOE) 和自主性效益 (GD) 之間的最佳平衡。 14 在超高層建築中，已使用空間的百分比影響小於能源效益。
2）為什麼比起更小巧的鋰電池更受歡迎？
主要優勢在於耐用性和抗降解性。鋰電池的充放電循環次數有限，之後效率會降低，帶來處理問題。而機械系統（馬達、電纜、混凝土塊）的使用壽命可能更長，維護成本更低，而且幾乎不會降解。正如研究強調的那樣，鋰離子電池只在峰值時發揮作用，而重力則承擔了重要的作用，從而維持了整個系統的壽命。 15
3）標示的成本（每度電0.051-0.111）真的具有競爭力嗎？
是的，與現場生產和儲存的能源（BIPV，即建築一體化光伏）相比，它的成本極具競爭力。在許多情況下，這些成本甚至低於從電網獲取電力的成本，尤其是在尖峰時段。考慮到機械系統的使用壽命長（遠長於化學電池），初始投資可以攤銷，從而使建築更具韌性，更不易受到能源價格波動的影響。 16
文章《鋰電池夠用了嗎？電梯變成「重力電池」為摩天大樓供電》來自Scenari Economici 。
這是在 Fri, 17 Oct 2025 17:00:32 +0000 在 https://scenarieconomici.it/basta-batterie-al-litio-lascensore-diventa-una-batteria-a-gravita-per-alimentare-i-grattacieli/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。