Meer en meer hernubare energiebronne word ingeprop in Australië se elektrisiteitsnetwerk. Suid-Australië, byvoorbeeld, kry 40% van sy elektrisiteit van wind en son sodra die Snowtown windplaas word later vanjaar voltooi.
Maar as hernubare energie uiteindelik die mark oorheers, sal ons maniere nodig hê om die energie te stoor, sodat ons dit dmv die klok kan gebruik. Die goeie nuus is dat dit maklik is om energie te stoor. Al wat jy nodig het, is twee klein reservoirs - een hoog, een laag - en 'n manier om water tussen hulle te pomp.
Dié tegniek, die sogenaamde "buite-rivier gepomp hidro-energie berging", kan potensieel die energie berging wat Australië nodig het om volhoubare hernubare energie volledig te omhels. Dis ook goedkoop.
Hoe Pumped Hydro Works
As daar oormaat elektrisiteit is, word water deur 'n pyp of tonnel gepomp, na die boonste reservoir. Die energie word later herstel deur die water weer terug te laat vloei, deur middel van 'n turbine wat dit weer in elektrisiteit omsit. Doeltreffendhede van 90% in elke rigting is moontlik.
Gepompte hidro is verreweg die mees gebruikte vorm van energieberging, wat 99% van die totaal verteenwoordig. Wêreldwyd kan gepompte hidroberging ongeveer 150-gigawatt lewer, meestal geïntegreer met hidro-elektriese kragstasies op riviere.
In 'n "off-river" -stelsel sirkuleer dieselfde water in 'n geslote lus tussen die boonste en onderste reservoirs, wat die noodsaaklikheid vir die bou van 'n rivier op die rivier onttrek. Die hoeveelheid energie wat gestoor word, is eweredig aan beide die hoogteverskil tussen die boonste en onderste reservoirs (gewoonlik tussen 100 en 1000 m) en die volume water wat in die boonste reservoir gestoor word.
Elektrisiteit stoor stelsels moet in staat wees om direkte krag uitset te lewer vir periodes van 'n paar uur. Dit dek korttermyn-skommelinge in wind- en sonuitset, pieke in verbruikersvraag (soos baie warm somermiddae) en onbeplande uitval van generasie- en transmissie-infrastruktuur. Die gebruik van gestoor energie help ook om kraglyne van wind- en sonkragfasiliteite vir meer as een keer in gebruik te hou.
Van die beskikbare elektrisiteitsopbergingsopsies, soos batterye en vliegwiele, is gepompte waterstof verreweg die goedkoopste. Dit het geen standbyverliese terwyl die water in die reservoir wag nie en kan in 30 sekondes volle krag bereik.
Tyd om van die rivier af te gaan
Daar is min kans vir Australië om hidro-elektriese krag op die rivier te ontwikkel weens omgewings- en ander beperkings. Maar daar is groot geleenthede vir korttermyn-off-river energie berging. 'N Tipiese perseel sal bestaan uit 'n paar klein reservoirs wat deur 'n pyp verbind word waardeur water daagliks gesirkuleer word, tesame met 'n pomp en turbine, kragstasie en kraglyne.
Australië het duisende uitstekende potensiële terreine in heuwelagtige gebiede buite bewaringsreserwes, met tipiese hoogteverskille van 750 m. Hulle hoef nie naby 'n wind- of sonplaas te wees nie.
Elektriese stoorplek buite die rivier het verskeie voordele bo tipiese riviere:
- Daar is baie meer potensiële terreine
- Sites kan gekies word wat nie bots met omgewings- en ander waardes nie
- Die boonste reservoir kan bo-op 'n berg geplaas word eerder as in 'n vallei, sodat die hoogteverskil gemaksimeer kan word
- Daar moet nie voorsiening gemaak word vir oorstromings nie (gewoonlik 'n groot koste).
'N Stelsel wat bestaan uit tweeling 10-hektaar reservoirs, elke 30 m diep, met 'n 750 m-hoogteverskil, kan vir vyf uur ongeveer 1,000 megawatt lewer.
Tussen 20 en 40 van hierdie stelsels sal genoeg wees om 'n 100% hernubare Australiese elektrisiteitstelsel te stabiliseer.
Hoeveel kos dit?
Aangesien die reservoirs klein is (net 'n paar hektaar) in vergelyking met tipiese hidro reservoirs, is dit 'n geringe deel van die koste. Die meeste van die koste is in die kragkomponente (pype, pompe, turbines, transformators en transmissie). Aanvanklike ramings dui daarop dat die koste van 'n afrivierstelsel op 'n goeie perseel ongeveer A $ 1,000 per kilowatt van geïnstalleerde kapasiteit is.
Hier is 'n hipotetiese gevallestudie. 'N 200 megawatt sonkragaanleg lewer 'n maksimum van die helfte van sy kraguitset na die rooster in reële tyd, en slaan die res vir die aand op. Die sonkraguitset strek nou van 8am na 10pm (afhangende van seisoen en wolkbedekking), in plaas daarvan om op die zonnigste tyd van die dag te klim, met 'n maksimum kraguitset na die rooster en die pomp wat elk 90 megawatt is. ). Die reservoir kan snags herlaai word met windenergie om die oggendvraagpiek te dek.
Vlakke van die pieke: hoe energie berging kan sonkrag laat in die aand.
Die alleenstaande koste van die sonkragstelsel en die korttermyn-hidrobergstelsel is onderskeidelik A $ 2,000 en A $ 1,000 per kilowatt. Nadat rekening gehou is met stoorverliese gebalanseer deur spaar van die deel van die transformator- en transmissiekoste tussen die twee stelsels, en die feit dat die hidrobergingsgradering die helfte van die PV-stelsel is, stel dit die totale stelselkoste teen ongeveer A $ 2500 per kilowatt .
Met ander woorde, die gebruik van gepompte hidroberging om die pieke uit te voer in die uitset van 'n sonkragstasie, voeg slegs 'n ekstra 25% by die koste. Dit is baie goedkoper as om batterye te gebruik.
Ligging, ligging, ligging
Spandeer tyd met 'n kaart of Google Earth en jy kan dekades van die uitstekende potensiële terreine, in heuwelagtige landbougrond of langs bestaande kraglynroetes sien. Australië het duisende kandidaat-webwerwe in die meeste bewoonde dele van die land.
Byvoorbeeld, die Tumut 3 Hidro-elektriese stasie het Australië se grootste pompwateropwekkingskapasiteit (1500 megawatt), 'n hoogteverskil van 151 m en 'n aansienlike meer wat groot vloede moet hanteer. Maar 'n klein afrivierstelsel kan naby gebou word, bestaande uit tweeling 13-hektaar reservoirs met 'n hoogteverskil van 700 m, gekoppel aan 'n 5-km-pyp wat 'n kraglynroete oorskry. Hierdie stelsel sal genoeg water stoor om 1,500 megawatt te lewer vir drie uur, en sal baie minder kos.
'N 5-km-pyp tussen twee pompwaterstortings (blou kolletjies) kan die uitset van Snowy Hydro se Tumut 3 kragstasie verbeter teen redelik beskeie koste (Google Earth image)
Oor Die Skrywer
Andrew Blakers is die direkteur van die Sentrum vir Volhoubare Energiestelsels en die LNR Sentrum vir Sonkragstelsels by die Australiese Nasionale Universiteit. Sy navorsingsbelange is op die gebied van sonkragstelsels.
Hierdie artikel is mede-outeur deur Roger Fulton van Jacobs / SKM, wat sedert 1975 as ingenieur en projekbestuurder in die hidro-elektriese bedryf gewerk het.
