Egyre több megújuló energiaforrás csatlakozik az ausztráliai villamosenergia-hálózathoz. Például Dél-Ausztrália a villamos energia 40% -át szélből és napenergiából kapja meg egyszer Snowtown szélerőmű ebben az évben később fejeződik be.
De ha a megújuló energia végül uralja a piacot, akkor szükségünk lesz az energia tárolásának módjaira, hogy ezt éjjel-nappal felhasználhassuk. A jó hír az, hogy könnyű energiát tárolni. Mindössze két kis tartályra van szüksége - egy magas, egy alacsony - és egy vízszivattyúzási módra.
Ez a „folyón kívüli szivattyúzott vízenergia-tárolás” elnevezésű technika potenciálisan biztosítja az energiatárolást, amely Ausztrália számára szüksége van a megújuló energiák teljes körű befogadására. Ez is olcsó.
Hogyan működik a pumpált víz?
Ha van fölösleges villamos energia, a vizet egy csövön vagy alagútban szivattyúzzák a felső tartályba. Az energiát később visszanyeri, ha hagyja, hogy a víz visszaáramoljon egy turbinán keresztül, amely azt újra villamossá alakítja. Az 90% hatékonysága mindkét irányban lehetséges.
A szivattyúzott víz messze a legelterjedtebb energiatárolási forma, amely a teljes 99% -át képviseli. Világszerte a szivattyúzott víztároló körülbelül 150 gigawatt energiát képes leadni, elsősorban a folyók vízierőműveivel.
Egy „folyó nélküli” rendszerben ugyanaz a víz zárt körben kering a felső és az alsó tározók között, kiküszöbölve ezzel a létesítmény szükségességét a folyóra építeni. A tárolt energia mennyisége arányos mind a felső, mind az alsó tartályok magassági különbségével (jellemzően az 100 és az 1000 m között), valamint a felső tartályban tárolt vízmennyiséggel.
A villamosenergia-tároló rendszereknek képesnek kell lenniük azonnali teljesítmény leadására néhány órán keresztül. Ez magában foglalja a szél- és napenergia-kibocsátás rövid távú ingadozásait, a fogyasztói igények csúcsát (például nagyon forró nyári délutánok), valamint a termelési és átviteli infrastruktúra nem tervezett leállását. A tárolt energia felhasználása elősegíti, hogy a távvezetékeket a szél- és a napenergia-létesítmények nagyobb ideig használják.
A rendelkezésre álló villamosenergia-tároló lehetőségek közül, mint például az elemek és a lendkerekek, a szivattyúzott hidraulika messze a legolcsóbb. Nincs készenléti vesztesége, míg a víz a tartályban vár, és teljes energiát képes elérni 30 másodperc alatt.
Ideje folyóba menni
A környezeti és egyéb korlátok miatt kevés esély van Ausztrália számára a folyami vízenergia fejlesztésére. Óriási lehetőségek rejlenek azonban a folyóközi, folyón kívüli energiatároláshoz. Egy tipikus hely egy kicsi tartályból áll, amelyeket egy cső köt össze, amelyen keresztül a víz naponta cirkulálódik, egy szivattyúval és turbinával, erőművel és erővezetékekkel együtt.
Ausztráliában kivételes potenciális helyszínek ezrei vannak dombos területeken, a természetvédelmi területeken kívüli területeken, tipikus magassági különbségük pedig az 750 m. Nem kell, hogy szél- vagy napenergia-üzem közelében legyenek.
A folyón kívüli villamosenergia-tárolásnak számos előnye van a tipikus folyami folyóiratokkal szemben:
- Jelentősen több potenciális webhely van
- Kiválaszthatók olyan helyek, amelyek nem ütköznek a környezeti és egyéb értékekkel
- A felső tartályt inkább egy domb tetejére lehet helyezni, nem egy völgybe, így maximalizálható a magassági különbség
- Nem kell rendelkezni az árvizekről (általában jelentős költségek).
Kettős 10 hektár tartályt tartalmaz, amelyek mindegyike 30 m mélységű, 750 m magassági különbséggel kb. 1,000 megawatt teljesítményt képes leadni öt órán keresztül.
E rendszerek 20 és 40 között elegendő lenne az 100% -os megújuló ausztrál villamosenergia-rendszer stabilizálásához.
Mennyibe kerül?
Mivel a tározók csekélyek (csak néhány hektár) a tipikus víztartályokhoz képest, ezek a költségek kisebb alkotóeleme. A költségek nagy részét az energiakomponensek (csövek, szivattyúk, turbinák, transzformátorok és erőátvitel) fedezik. A kezdeti becslések szerint a jó telephelyen fekvő folyókon kívüli rendszer költsége körülbelül 1,000 dollár / kilowatt telepített kapacitás.
Itt egy hipotetikus esettanulmány. Az 200 megawatt napelemes létesítmény teljesítményének legfeljebb felét valós időben adja át a hálózatra, a fennmaradó részet pedig este tárolja. Most ahelyett, hogy a nap legnaposabb időpontjában csúcsosodna, a napenergia teljesítménye az 8am-tól az 10pm-ig terjed (az évszaktól és a felhőborítástól függően), a maximális teljesítmény a hálózatra és a szivattyú mindegyike 90 megawatt (a veszteségek figyelembevétele után) ). A tartály éjjel újratölthető szélenergia-felhasználással, hogy fedezze a reggeli igény csúcsát.
A csúcsok kiegyenlítése: az energiatárolás hogyan képes a napenergiát estére tartani.
A napenergia-rendszer és a rövid távú víztároló rendszer önálló költségei kilovatnánként A $ 2,000 és A $ 1,000. A tárolási veszteségek elszámolása a két rendszer közötti transzformátor megosztásából és az átviteli költségekből származó megtakarításokkal, valamint az a tény, hogy a hidraulikus tárolási teljesítmény fele a PV rendszer teljesítményének, a teljes rendszerköltséget kb. 2500 USD / kilovatt értékre teszi. .
Más szavakkal, ha a szivattyúzott víztárolót használjuk a napenergia-erőműből származó csúcsok kiegyenlítésére, ez csak egy extra 25% -ot jelent a költségekhez. Ez sokkal olcsóbb, mint az elemek használata.
Location, location, location
Töltsön el egy kis időt egy térképpel vagy a Google Földdel, és tucatnyi kiváló potenciális helyet fedezhet fel dombos mezőgazdasági területeken vagy a meglévő villamos vonal mentén. Ausztráliában több ezer jelölthely található az ország legtöbb lakott részén.
Kapcsolódó tartalom
Például a Tumut 3 A vízerőmű Ausztrália legnagyobb szivattyúzott víztároló kapacitással rendelkezik (1500 megawatt), 151 m magassági különbséggel rendelkezik, és egy jelentős tónak kell megbirkóznia a nagy áradásokkal. De egy közeli kicsi vízgyűjtő-rendszert lehet építeni, amely két 13 hektár tározót tartalmaz 700 m tengerszint feletti magasságkülönbséggel, összekapcsolva egy 5 km csővel, amely áthalad egy villamosenergia-vonalon. Ez a rendszer elegendő mennyiségű vizet tárolna az 1,500 megawatt teljesítmény eléréséhez három órán keresztül, és sokkal kevesebbet fog fizetni.
Egy 5 km-es cső két szivattyúzott víztároló tavak között (kék pontok) javíthatja a Snowy Hydro Tumut 3 erőmű teljesítményét viszonylag szerény költségek mellett (Google Earth kép)
A szerzőről
Andrew Blakers az Ausztrál Nemzeti Egyetem fenntartható energiarendszerek központjának és az ARC napenergia rendszerek központjának igazgatója. Kutatási érdekei a napenergia-rendszerek területén vannak.
A cikk társszerzője: Roger Fulton Jacobs / SKM-től, aki az 1975 óta a vízenergia területén dolgozott mérnökként és projektmenedzserként.
