Lưu trữ thủy điện có bơm: Cách mạng hóa năng lượng thủy điện

• tác giả:
• tên tác giả

  Tầm nhìn lượng tử
• 11 Tháng Bảy, 2022

Tóm tắt thông tin chi tiết

Chuyển đổi các mỏ than cũ thành pin quy mô công nghiệp bằng cách sử dụng hệ thống lưu trữ thủy điện được bơm (PHS) là xu hướng đang gia tăng ở Trung Quốc, mang đến giải pháp độc đáo để lưu trữ năng lượng và sản xuất điện. Phương pháp này tuy hứa hẹn tăng cường độ ổn định của lưới điện và hỗ trợ các nguồn năng lượng tái tạo nhưng lại phải đối mặt với những thách thức như nước có tính axit có thể làm hỏng cơ sở hạ tầng. Việc tái sử dụng các mỏ đã đóng cửa để lưu trữ năng lượng không chỉ giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và lượng khí thải carbon mà còn khôi phục nền kinh tế địa phương bằng cách tạo việc làm và khuyến khích các hoạt động sử dụng năng lượng bền vững.

Bối cảnh lưu trữ thủy điện có bơm

Các nhà khoa học tại Đại học Trùng Khánh của Trung Quốc và công ty đầu tư Thiểm Tây Investment Group của Trung Quốc đang thử nghiệm sử dụng mái hiên của mỏ than trống (một phần của mỏ mà khoáng sản đã được khai thác hoàn toàn hoặc chủ yếu) để hoạt động như pin công nghiệp. Các mỏ này có thể đóng vai trò như các bể chứa trên và dưới bề mặt cho các dự án tích trữ thủy điện được bơm và được kết nối với các dự án năng lượng mặt trời và gió quy mô lớn.

Các dự án thủy điện tích năng (PHS) vận chuyển nước giữa hai hồ chứa ở các độ cao khác nhau để lưu trữ và tạo ra điện. Lượng điện dư thừa được sử dụng để bơm nước lên hồ chứa phía trên trong thời gian tiêu thụ điện thấp, chẳng hạn như vào ban đêm hoặc cuối tuần. Khi có nhu cầu năng lượng cao, nước dự trữ sẽ được giải phóng qua các tuabin giống như một nhà máy thủy điện truyền thống, chảy từ hồ chứa cao hơn xuống hồ chứa thấp hơn, tạo ra điện. Tua bin cũng có thể được sử dụng như một máy bơm để đẩy nước lên trên.
 
Theo điều tra của trường đại học và tập đoàn đầu tư, 3,868 mỏ than đã đóng cửa ở Trung Quốc đang được xem xét tái sử dụng làm hệ thống lưu trữ thủy điện được bơm. Một mô phỏng sử dụng mô hình này cho thấy một nhà máy bơm thủy điện được xây dựng trong một mỏ than cạn kiệt có thể đạt được hiệu suất hệ thống hàng năm là 82.8%. Kết quả là có thể tạo ra 2.82 kilowatt năng lượng quy định trên mỗi mét khối. Thách thức chính là độ pH thấp trong các mỏ này, với nước có tính axit có khả năng ăn mòn các thành phần thực vật và thải ra các ion kim loại hoặc kim loại nặng có thể gây hư hại cho các cấu trúc dưới lòng đất và gây ô nhiễm các vùng nước gần đó.

Tác động gây rối

Các nhà khai thác điện ngày càng tìm đến PHS như một giải pháp khả thi để cân bằng lưới điện. Công nghệ này trở nên đặc biệt có giá trị khi các nguồn tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời không đủ đáp ứng nhu cầu. Bằng cách lưu trữ năng lượng dư thừa dưới dạng nước ở độ cao cao hơn, PHS cho phép sản xuất điện nhanh chóng khi cần thiết, hoạt động như một bộ đệm chống lại tình trạng thiếu năng lượng. Khả năng này cho phép sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo một cách nhất quán và đáng tin cậy hơn, làm cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió trở thành nguồn điện chính trở nên khả thi hơn.

Đầu tư vào PHS cũng có thể mang lại lợi ích kinh tế, đặc biệt là ở những khu vực có hồ chứa tự nhiên hoặc các mỏ không còn sử dụng. Việc sử dụng các cấu trúc hiện có này có thể tiết kiệm chi phí hơn so với việc mua sắm pin lưới công nghiệp quy mô lớn. Cách tiếp cận này không chỉ hỗ trợ việc lưu trữ năng lượng mà còn góp phần đảm bảo sự bền vững về môi trường bằng cách tái sử dụng các khu công nghiệp cũ, như mỏ than, cho mục đích năng lượng xanh. Nhờ đó, chính phủ và các công ty năng lượng có thể mở rộng cơ sở hạ tầng điện với chi phí tài chính và môi trường thấp hơn, đồng thời thúc đẩy sản xuất năng lượng tại địa phương và giảm lượng khí thải carbon.

Ngoài ra, những khu vực bị suy giảm kinh tế do đóng cửa các mỏ than có thể tìm thấy những cơ hội mới trong lĩnh vực PHS. Kiến thức và chuyên môn hiện có của lực lượng lao động địa phương, quen thuộc với cách bố trí và cấu trúc của mỏ, trở nên vô giá trong quá trình chuyển đổi này. Sự thay đổi này không chỉ tạo ra việc làm mà còn hỗ trợ phát triển kỹ năng trong công nghệ năng lượng xanh, góp phần phục hồi nền kinh tế trên diện rộng. 

Ý nghĩa của các dự án tích trữ thủy điện có bơm

Ý nghĩa rộng hơn của việc tái sử dụng các mỏ đã đóng cửa và các hồ chứa tự nhiên thành bể chứa thủy điện được bơm có thể bao gồm:

• Giảm chi phí cơ sở hạ tầng năng lượng tái tạo ở các khu vực cụ thể, tạo điều kiện cho nhiều cộng đồng hơn tiếp cận năng lượng xanh với giá cả phải chăng.
• Chuyển đổi các địa điểm khai thác không sử dụng thành tài sản kinh tế, tạo việc làm và giảm lượng khí thải carbon ở khu vực địa phương.
• Nâng cao độ tin cậy của lưới điện dựa vào năng lượng tái tạo, giảm thiểu tình trạng mất điện, gián đoạn điện.
• Khuyến khích sự thay đổi trong chính sách năng lượng theo hướng bền vững hơn, tác động đến sự tập trung của chính phủ vào các nguồn năng lượng tái tạo.
• Tạo điều kiện giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, dẫn đến giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện chất lượng không khí.
• Xây dựng các chương trình đào tạo nghề mới tập trung vào công nghệ năng lượng tái tạo, bồi dưỡng lực lượng lao động có tay nghề cao trong các lĩnh vực xanh.
• Thúc đẩy phân cấp sản xuất năng lượng, trao quyền cho cộng đồng địa phương quản lý và hưởng lợi từ nguồn năng lượng của họ.
• Tăng sự quan tâm của người tiêu dùng đối với các nguồn năng lượng tái tạo, có khả năng dẫn đến sự gia tăng đầu tư và sản phẩm xanh.
• Làm dấy lên những cuộc tranh luận về việc sử dụng đất và tác động môi trường, ảnh hưởng đến các quy định trong tương lai và dư luận về các dự án năng lượng quy mô lớn.
• Các cuộc biểu tình tiềm ẩn của các nhà hoạt động môi trường chống lại việc chuyển đổi các mỏ cũ, do lo ngại về ô nhiễm nguồn nước và bảo tồn thiên nhiên.

Các câu hỏi cần xem xét

• Bạn tin rằng những dạng cơ sở hạ tầng bị bỏ hoang nào khác có thể được tái sử dụng vào các dự án tích trữ thủy điện? 
• Liệu các mỏ trong tương lai (tất cả các loại, bao gồm vàng, coban, lithium, v.v.) có được thiết kế với mục đích tái định hình trong tương lai không?