Elektrownie szczytowo-pompowe: rewolucja w elektrowniach wodnych

KREDYT WZROKU:
Image credit
iStock

Elektrownie szczytowo-pompowe: rewolucja w elektrowniach wodnych

Elektrownie szczytowo-pompowe: rewolucja w elektrowniach wodnych

Tekst podtytułu
Korzystanie z zamkniętych kopalń węgla w systemach hydromagazynowych pompowych może zapewnić wysoką wydajność energetyczną magazynowania, zapewniając nowy sposób magazynowania energii.
    • Autor:
    • nazwisko autora
      Foresight Quantumrun
    • 11 lipca 2022 r.

    Podsumowanie spostrzeżeń

    Przekształcanie starych kopalni węgla w akumulatory na skalę przemysłową przy użyciu elektrowni szczytowo-pompowych (PHS) to rosnący trend w Chinach, oferujący unikalne rozwiązanie w zakresie magazynowania energii i wytwarzania energii elektrycznej. Metoda ta, choć obiecująca w zakresie poprawy stabilności sieci i wspierania odnawialnych źródeł energii, wiąże się z wyzwaniami, takimi jak kwaśna woda, która może uszkodzić infrastrukturę. Zmiana przeznaczenia zamkniętych kopalń na magazynowanie energii nie tylko pomaga zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i emisję gazów cieplarnianych, ale także ożywia lokalne gospodarki poprzez tworzenie miejsc pracy i zachęcanie do praktyk w zakresie zrównoważonej energii.

    Kontekst elektrowni szczytowo-pompowych

    Naukowcy z chińskiego Uniwersytetu Chongqing i chińskiej firmy inwestycyjnej Shaanxi Investment Group eksperymentują z wykorzystaniem niewykorzystanych zrębów kopalnianych (część kopalni, w której wydobywano całkowicie lub w przeważającej części minerały) do działania jako baterie o rozmiarach przemysłowych. Kopalnie te mogą służyć jako górne i podpowierzchniowe zbiorniki magazynowe dla systemów pompowania energii wodnej i mogą być połączone z wielkoskalowymi projektami słonecznymi i wiatrowymi.

    Projekty elektrowni szczytowo-pompowych (PHS) transportują wodę między dwoma zbiornikami na różnych wysokościach w celu magazynowania i wytwarzania energii elektrycznej. Nadmiar energii elektrycznej wykorzystywany jest do pompowania wody do górnego zbiornika w okresach niskiego zużycia energii elektrycznej, np. w nocy lub w weekendy. Gdy zapotrzebowanie na energię jest duże, zmagazynowana woda jest uwalniana przez turbiny niczym tradycyjna elektrownia wodna i spływa w dół z wyższego zbiornika do dolnego basenu, wytwarzając energię elektryczną. Turbinę można również wykorzystać jako pompę do tłoczenia wody w górę.
     
    Według dochodzenia przeprowadzonego przez uniwersytet i korporację inwestycyjną, rozważa się zmianę przeznaczenia 3,868 zamkniętych kopalń węgla w Chinach na elektrownie szczytowo-pompowe. Symulacja wykorzystująca ten model wykazała, że ​​elektrownia szczytowo-pompowa zbudowana w wyeksploatowanej kopalni węgla może osiągnąć roczną sprawność systemu na poziomie 82.8%. W rezultacie można było wyprodukować 2.82 kilowata regulowanej energii na metr sześcienny. Głównym wyzwaniem jest niski poziom pH w tych kopalniach, a kwaśna woda może powodować erozję składników roślin i emitować jony metali lub metale ciężkie, które mogą powodować uszkodzenia konstrukcji podziemnych i zanieczyszczać pobliskie zbiorniki wodne.

    Destrukcyjny wpływ

    Operatorzy energii elektrycznej coraz częściej postrzegają PHS jako realne rozwiązanie w zakresie bilansowania sieci elektroenergetycznych. Technologia ta staje się szczególnie cenna, gdy źródła odnawialne, takie jak energia wiatrowa i słoneczna, są niewystarczające, aby zaspokoić popyt. Magazynując nadwyżkę energii w postaci wody na większej wysokości, PHS pozwala na szybkie wytworzenie energii elektrycznej w razie potrzeby, działając jako bufor na wypadek niedoborów energii. Możliwość ta umożliwia bardziej spójne i niezawodne wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, czyniąc energię słoneczną i wiatrową bardziej wykonalną jako główne źródła energii elektrycznej.

    Inwestycje w PHS mogą być również korzystne ekonomicznie, szczególnie na obszarach, na których znajdują się istniejące naturalne zbiorniki lub nieczynne kopalnie. Wykorzystanie tych istniejących struktur może być bardziej opłacalne niż zamawianie na dużą skalę przemysłowych akumulatorów sieciowych. Takie podejście nie tylko pomaga w magazynowaniu energii, ale także przyczynia się do zrównoważenia środowiskowego poprzez zmianę przeznaczenia starych obiektów przemysłowych, takich jak kopalnie węgla, na cele zielonej energii. W rezultacie rządy i przedsiębiorstwa energetyczne mogą rozbudowywać swoją infrastrukturę elektroenergetyczną przy niższych kosztach finansowych i środowiskowych, jednocześnie zwiększając lokalną produkcję energii i redukując emisję dwutlenku węgla.

    Dodatkowo regiony, które doświadczyły załamania gospodarczego w związku z zamknięciem kopalń węgla, mogą znaleźć nowe możliwości w sektorze PHS. Istniejąca wiedza i doświadczenie lokalnego personelu, zaznajomionego z układem i strukturą kopalni, stają się nieocenione w tej transformacji. Ta zmiana nie tylko generuje miejsca pracy, ale także wspiera rozwój umiejętności w zakresie technologii zielonej energii, przyczyniając się do szerszej rewitalizacji gospodarczej. 

    Implikacje projektów elektrowni szczytowo-pompowych

    Szersze konsekwencje zmiany przeznaczenia zamkniętych kopalń i naturalnych zbiorników na elektrownie szczytowo-pompowe mogą obejmować:

    • Obniżenie kosztów infrastruktury energii odnawialnej w określonych regionach, umożliwiając większej liczbie społeczności dostęp do zielonej energii po przystępnej cenie.
    • Przekształcanie niewykorzystanych terenów wydobywczych w aktywa gospodarcze, tworzenie miejsc pracy i ograniczanie emisji gazów cieplarnianych na obszarach lokalnych.
    • Zwiększanie niezawodności sieci elektroenergetycznych bazujących na energii odnawialnej, minimalizowanie przerw i zakłóceń w dostawie prądu.
    • Zachęcanie do zmiany polityki energetycznej w kierunku bardziej zrównoważonych praktyk, wpływając na skupienie się rządu na odnawialnych źródłach energii.
    • Ułatwienie zmniejszenia zależności od paliw kopalnych, co doprowadzi do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i poprawy jakości powietrza.
    • Tworzenie nowych programów szkoleń zawodowych skupionych na technologiach energii odnawialnej, wspierających wykwalifikowaną siłę roboczą w zielonych sektorach.
    • Promowanie decentralizacji produkcji energii, wzmacnianie pozycji społeczności lokalnych w zakresie zarządzania zasobami energii i czerpania z nich korzyści.
    • Rosnące zainteresowanie konsumentów odnawialnymi źródłami energii, potencjalnie prowadzące do wzrostu zielonych inwestycji i produktów.
    • Wywoływanie debat na temat użytkowania gruntów i wpływu na środowisko, wpływając na przyszłe regulacje i opinię publiczną na temat dużych projektów energetycznych.
    • Potencjalne protesty działaczy na rzecz ochrony środowiska przeciwko przekształcaniu starych kopalń, spowodowane obawami dotyczącymi zanieczyszczenia wody i ochrony przyrody.

    Pytania do rozważenia

    • Jak myślisz, jakie inne porzucone formy infrastruktury można wykorzystać w projektach elektrowni szczytowo-pompowych? 
    • Czy przyszłe kopalnie (wszelkiego rodzaju, w tym złota, kobaltu, litu itp.) będą projektowane z myślą o przyszłych zmianach przeznaczenia?

    Referencje informacyjne

    W celu uzyskania tego wglądu odniesiono się do następujących popularnych i instytucjonalnych powiązań:

    Krajowe Stowarzyszenie Energetyki Wodnej (NHA) PRZECHOWYWANIE POMPOWANE