การจัดเก็บพลังน้ำแบบสูบ: การปฏิวัติโรงไฟฟ้าพลังน้ำ

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• กรกฎาคม 11, 2022

สรุปข้อมูลเชิงลึก

การเปลี่ยนเหมืองถ่านหินเก่าให้เป็นแบตเตอรี่ระดับอุตสาหกรรมโดยใช้ระบบกักเก็บพลังงานน้ำแบบสูบ (PHS) ถือเป็นเทรนด์ที่กำลังมาแรงในจีน โดยนำเสนอโซลูชั่นที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับการจัดเก็บพลังงานและการผลิตไฟฟ้า วิธีนี้แม้จะมีแนวโน้มว่าจะช่วยเพิ่มความเสถียรของโครงข่ายและสนับสนุนแหล่งพลังงานหมุนเวียน แต่ก็ต้องเผชิญกับความท้าทาย เช่น น้ำที่เป็นกรดซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างพื้นฐานได้ การนำเหมืองปิดกลับมาใช้ใหม่เพื่อกักเก็บพลังงานไม่เพียงแต่ช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและการปล่อยก๊าซคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังช่วยฟื้นฟูเศรษฐกิจในท้องถิ่นด้วยการสร้างงานและส่งเสริมแนวทางปฏิบัติด้านพลังงานที่ยั่งยืน

บริบทการจัดเก็บพลังน้ำแบบสูบน้ำ

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฉงชิ่งของจีนและบริษัทการลงทุนของจีน Shaanxi Investment Group กำลังทดลองใช้เหมืองถ่านหินที่ไม่ได้ใช้งาน (ส่วนหนึ่งของเหมืองที่มีการสกัดแร่ธาตุทั้งหมดหรือส่วนใหญ่) เพื่อทำหน้าที่เป็นแบตเตอรี่ขนาดอุตสาหกรรม เหมืองเหล่านี้สามารถใช้เป็นถังเก็บน้ำบนและใต้ผิวดินสำหรับแผนการจัดเก็บพลังน้ำแบบสูบน้ำ และเชื่อมต่อกับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมขนาดใหญ่

โครงการกักเก็บพลังน้ำแบบสูบ (PHS) จะขนส่งน้ำระหว่างอ่างเก็บน้ำสองแห่งที่ระดับความสูงต่างกันเพื่อกักเก็บและสร้างไฟฟ้า ไฟฟ้าส่วนเกินจะถูกนำมาใช้เพื่อสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบนในช่วงเวลาที่มีการใช้ไฟฟ้าต่ำ เช่น ในเวลากลางคืนหรือวันหยุดสุดสัปดาห์ เมื่อมีความต้องการพลังงานสูง น้ำที่เก็บไว้จะถูกปล่อยออกผ่านกังหัน เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิม ซึ่งไหลลงเนินจากอ่างเก็บน้ำที่สูงขึ้นลงสู่แอ่งน้ำด้านล่างเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กังหันยังสามารถใช้เป็นปั๊มเพื่อสูบน้ำขึ้นด้านบนได้
 
จากการสืบสวนของมหาวิทยาลัยและบริษัทการลงทุน เหมืองถ่านหินแบบปิด 3,868 แห่งในจีนอยู่ระหว่างการพิจารณาเพื่อเปลี่ยนมาใช้เป็นโครงการกักเก็บพลังน้ำแบบสูบ การจำลองโดยใช้แบบจำลองนี้เผยให้เห็นว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบที่สร้างขึ้นในเหมืองถ่านหินที่หมดแล้วสามารถบรรลุประสิทธิภาพของระบบต่อปีที่ 82.8 เปอร์เซ็นต์ ส่งผลให้สามารถผลิตพลังงานควบคุมได้ 2.82 กิโลวัตต์ต่อลูกบาศก์เมตร ความท้าทายหลักคือระดับ pH ต่ำในเหมืองเหล่านี้ น้ำที่เป็นกรดอาจกัดกร่อนส่วนประกอบของพืช และปล่อยไอออนของโลหะหรือโลหะหนักที่อาจสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างใต้ดินและก่อให้เกิดมลพิษในแหล่งน้ำในบริเวณใกล้เคียง

ผลกระทบก่อกวน

ผู้ประกอบการการไฟฟ้าต่างมองหา PHS มากขึ้นเพื่อเป็นโซลูชันที่ใช้ได้จริงในการสร้างสมดุลของโครงข่ายไฟฟ้า เทคโนโลยีนี้จะมีคุณค่าอย่างยิ่งเมื่อแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการ ด้วยการกักเก็บพลังงานส่วนเกินในรูปของน้ำไว้ในระดับความสูงที่สูงขึ้น PHS จึงสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วเมื่อจำเป็น โดยทำหน้าที่เป็นตัวกันชนต่อการขาดแคลนพลังงาน ความสามารถนี้ช่วยให้สามารถใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนได้อย่างสม่ำเสมอและเชื่อถือได้มากขึ้น ทำให้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักที่เป็นไปได้มากขึ้น

การลงทุนใน PHS ยังก่อให้เกิดความได้เปรียบทางเศรษฐกิจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีอ่างเก็บน้ำธรรมชาติหรือเหมืองร้าง การใช้โครงสร้างที่มีอยู่เหล่านี้สามารถประหยัดต้นทุนได้มากกว่าการจัดซื้อแบตเตอรี่กริดอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แนวทางนี้ไม่เพียงแต่ช่วยในการกักเก็บพลังงานเท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยในการสร้างความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมด้วยการเปลี่ยนพื้นที่อุตสาหกรรมเก่า เช่น เหมืองถ่านหิน เพื่อวัตถุประสงค์ด้านพลังงานสีเขียว เป็นผลให้รัฐบาลและบริษัทพลังงานสามารถขยายโครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้าด้วยต้นทุนทางการเงินและสิ่งแวดล้อมที่ลดลง ในขณะเดียวกันก็ส่งเสริมการผลิตพลังงานในท้องถิ่นและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน

นอกจากนี้ ภูมิภาคที่ประสบปัญหาเศรษฐกิจตกต่ำเนื่องจากการปิดเหมืองถ่านหินอาจพบโอกาสใหม่ในภาค PHS ความรู้และความเชี่ยวชาญที่มีอยู่ของพนักงานในท้องถิ่น ซึ่งคุ้นเคยกับรูปแบบและโครงสร้างของเหมือง กลายเป็นสิ่งล้ำค่าในการเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่เพียงแต่สร้างการจ้างงาน แต่ยังสนับสนุนการพัฒนาทักษะในเทคโนโลยีพลังงานสีเขียว ซึ่งมีส่วนช่วยในการฟื้นฟูเศรษฐกิจในวงกว้าง 

ผลกระทบของโครงการกักเก็บน้ำแบบสูบน้ำ

ผลกระทบที่กว้างกว่าของการนำเหมืองปิดและแหล่งกักเก็บตามธรรมชาติไปใช้ในการกักเก็บพลังน้ำแบบสูบอาจรวมถึง:

• การลดต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานหมุนเวียนในภูมิภาคเฉพาะ ทำให้ชุมชนจำนวนมากขึ้นสามารถเข้าถึงพลังงานสีเขียวที่เอื้อมถึงได้
• เปลี่ยนสถานที่ขุดที่ไม่ได้ใช้ให้เป็นสินทรัพย์ทางเศรษฐกิจ สร้างงาน และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในพื้นที่ท้องถิ่น
• ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของโครงข่ายไฟฟ้าที่อาศัยพลังงานทดแทน ลดปัญหาไฟฟ้าดับและการหยุดชะงัก
• ส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงนโยบายพลังงานไปสู่แนวทางปฏิบัติที่ยั่งยืนมากขึ้น ซึ่งมีอิทธิพลต่อการมุ่งเน้นของรัฐบาลในเรื่องแหล่งพลังงานหมุนเวียน
• อำนวยความสะดวกในการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล ส่งผลให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกลดลงและคุณภาพอากาศดีขึ้น
• การสร้างโปรแกรมการฝึกอบรมสายอาชีพใหม่ที่เน้นเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน ส่งเสริมแรงงานที่มีทักษะในภาคสีเขียว
• ส่งเสริมการกระจายอำนาจการผลิตพลังงาน เพิ่มศักยภาพให้กับชุมชนท้องถิ่นในการจัดการและได้รับประโยชน์จากแหล่งพลังงานของพวกเขา
• ความสนใจของผู้บริโภคที่เพิ่มขึ้นในแหล่งพลังงานหมุนเวียน ซึ่งอาจนำไปสู่การลงทุนและผลิตภัณฑ์สีเขียวที่เพิ่มขึ้น
• จุดประกายการอภิปรายเกี่ยวกับการใช้ที่ดินและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม มีอิทธิพลต่อกฎระเบียบในอนาคต และความคิดเห็นของประชาชนเกี่ยวกับโครงการพลังงานขนาดใหญ่
• การประท้วงที่อาจเกิดขึ้นโดยนักเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมต่อต้านการเปลี่ยนเหมืองเก่า ซึ่งได้รับแรงหนุนจากความกังวลเรื่องการปนเปื้อนของน้ำและการอนุรักษ์ธรรมชาติ

คำถามที่ต้องพิจารณา

• โครงสร้างพื้นฐานรูปแบบอื่นๆ ที่ถูกละทิ้งอื่นๆ ที่คุณเชื่อว่าสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในโครงการกักเก็บพลังน้ำแบบสูบได้คืออะไร 
• เหมืองในอนาคต (ทุกประเภท รวมถึงทองคำ โคบอลต์ ลิเธียม ฯลฯ) จะได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงการนำกลับมาใช้ใหม่ในอนาคตหรือไม่