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양수식 수력 저장: 수력 발전소의 혁신

양수된 수력 저장 시스템에 폐쇄형 탄광 고브를 사용하면 에너지를 저장하는 새로운 방법을 제공하여 높은 에너지 효율 저장 속도를 제공할 수 있습니다.

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퀀텀런 예측
2022 년 7 월 11 일

인사이트 요약

양수발전소(PHS)를 사용하여 오래된 탄광을 산업용 규모의 배터리로 전환하는 것이 중국에서 증가하는 추세이며 에너지 저장 및 발전을 위한 고유한 솔루션을 제공합니다. 이 방법은 그리드 안정성을 향상하고 재생 가능 에너지원을 지원하는 동시에 인프라를 손상시킬 수 있는 산성수와 같은 문제에 직면해 있습니다. 에너지 저장을 위해 폐쇄된 광산을 용도 변경하는 것은 화석 연료 의존도와 탄소 배출을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 일자리를 창출하고 지속 가능한 에너지 관행을 장려함으로써 지역 경제를 활성화합니다.

양수된 수력 저장 컨텍스트

중국 Chongqing University의 과학자들과 중국 투자 회사인 Shaanxi Investment Group은 비어 있는 탄광 고브(광물이 완전히 또는 대부분 추출된 광산의 일부)를 산업용 크기의 배터리로 사용하는 실험을 하고 있습니다. 이 광산은 양수된 수력 저장 계획을 위한 상부 및 지하 저장 탱크 역할을 할 수 있으며 대규모 태양열 및 풍력 프로젝트에 연결될 수 있습니다.

양수발전소(PHS) 프로젝트는 전기를 저장하고 생성하기 위해 서로 다른 고도에 있는 두 저장소 사이에 물을 운반하는 프로젝트입니다. 남는 전력은 야간이나 주말 등 전력 소비가 적은 시간대에 상부 저수지로 물을 펌핑하는 데 활용됩니다. 에너지 수요가 높을 때 저장된 물은 전통적인 수력발전소처럼 터빈을 통해 방출되어 높은 저수지에서 낮은 저수지로 내리막길을 흘러 전기를 생산합니다. 터빈은 물을 위쪽으로 이동시키는 펌프로도 사용할 수 있습니다.

대학과 투자회사의 조사에 따르면 중국의 폐쇄된 탄광 3,868개가 양수식 수력 저장 계획으로 용도 변경이 고려되고 있습니다. 이 모델을 사용한 시뮬레이션에서는 고갈된 석탄 광산에 건설된 양수 발전소가 연간 시스템 효율 82.8%를 달성할 수 있는 것으로 나타났습니다. 그 결과, 입방미터당 2.82kW의 규제 에너지를 생산할 수 있었습니다. 가장 큰 문제는 이러한 광산의 pH 수준이 낮다는 점입니다. 산성수는 잠재적으로 식물 구성 요소를 침식하고 금속 이온이나 중금속을 방출하여 지하 구조물에 손상을 입히고 인근 수역을 오염시킬 수 있습니다.

파괴적 영향

전기 사업자들은 전력망 균형을 맞추기 위한 실행 가능한 솔루션으로 PHS를 점점 더 찾고 있습니다. 이 기술은 풍력이나 태양광 발전과 같은 재생 에너지원이 수요를 충족하기에 충분하지 않을 때 특히 유용합니다. PHS는 과잉 에너지를 더 높은 고도에 물 형태로 저장함으로써 필요할 때 빠른 전력 생산을 가능하게 하여 에너지 부족에 대한 완충 역할을 합니다. 이 기능을 통해 재생 가능 에너지원을 보다 일관되고 안정적으로 사용할 수 있어 태양광 및 풍력 발전을 주요 전력원으로 더욱 적합하게 만들 수 있습니다.

PHS에 대한 투자는 특히 기존 천연 저수지나 사용하지 않는 광산이 있는 지역에서 경제적으로 유리할 수 있습니다. 이러한 기존 구조를 활용하는 것은 산업용 그리드 배터리를 대규모로 조달하는 것보다 비용 효율적일 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 에너지 저장에 도움이 될 뿐만 아니라 탄광과 같은 오래된 산업 현장을 녹색 에너지 목적으로 용도 변경하여 환경 지속 가능성에도 기여합니다. 결과적으로, 정부와 에너지 회사는 재정적, 환경적 비용을 낮추면서 전력 인프라를 확장하는 동시에 지역 에너지 생산을 늘리고 탄소 배출을 줄일 수 있습니다.

또한, 탄광 폐쇄로 인해 경제적 쇠퇴를 겪은 지역은 PHS 부문에서 새로운 기회를 찾을 수 있습니다. 광산의 배치와 구조를 잘 알고 있는 현지 인력의 기존 지식과 전문성은 이러한 전환 과정에서 매우 중요합니다. 이러한 변화는 고용을 창출할 뿐만 아니라 녹색 에너지 기술의 기술 개발을 지원하여 보다 광범위한 경제 활성화에 기여합니다.