بیشتر منابع انرژی تجدیدپذیر بیشتر به شبکه برق استرالیا وصل می شوند. به عنوان مثال، استراليا جنوبي، 40٪ از برق خود را از زمان باد و خورشيد دريافت خواهد کرد مزرعه باد Snowtown در این سال تکمیل شده است.
اما اگر انرژي تجديدپذير در نهايت غلبه بر بازار باشد، ما راههايي براي ذخيره انرژي خواهيم داشت تا بتوانيم از آن استفاده كنيم. خبر خوب این است که ذخیره انرژی آسان است. همه شما نیاز دارید دو مخزن کوچک - یک بالا، یک کم - و یک راه برای پمپ آب بین آنها.
این تکنیک، به نام "ذخیره سازی انرژی هیدروژنی پمپ شده خارج از رودخانه"، به طور بالقوه می تواند ذخیره انرژی را که استرالیا نیاز دارد به طور کامل از انرژی های تجدید پذیر تامین کند. این نیز ارزان است.
چگونه هیدرو پمپاژ کار می کند
هنگامی که برق بیش از حد وجود دارد، آب از طریق یک لوله یا تونل، به مخزن بالا، پمپ می شود. بعد از آن انرژی دوباره به دست می آید و جریان آب دوباره از طریق یک توربین که آن را به برق تبدیل می کند، بهبود می یابد. کارایی 90٪ در هر جهت امکان پذیر است.
هیدروژن پمپ به نوعی به شکل گسترده ترین نوع ذخیره انرژی است که نشان دهنده درصد 99 از کل است. در سراسر جهان، ذخیره سازی هیدروژنی پمپ می تواند در حدود XYVWX گیگاوات، که عمدتا یکپارچه با نیروگاه های برق آبی در رودخانه ها است، عرضه کند.
در یک سیستم "خارج از رودخانه"، همان آب در یک حلقه بسته بین مخازن بالا و پایین جریان می یابد و نیاز به تاسیسات در یک رودخانه را از بین می برد. مقدار انرژي ذخيره شده، نسبت به اختلاف ارتفاع مخازن بالا و پايين (معمولا بين 100 و 1000 m) و حجم آب ذخيره شده در مخزن بالا متناسب است.
سیستم های ذخیره سازی برق باید بتوانند خروجی قدرت فوری را برای مدت چند ساعت ارائه دهند. این شامل نوسانات کوتاه مدت در خروجی های باد و خورشید، قله های تقاضای مصرف کننده (مانند بعد از ظهر تابستان بسیار گرم) و غیرقابل برنامه ریزی از وقفه های زیربنای تولید و انتقال است. با استفاده از انرژی ذخیره شده همچنین کمک می کند تا خطوط برق را از امکانات باد و خورشید در بیشتر موارد استفاده کنید.
از گزینه های ذخیره سازی برق موجود، مانند باتری ها و چرخ های فلزی، هیدروژن پمپ بسیار ارزان تر است. این در حالی است که آب در مخزن منتظر است و در 30 ثانیه به قدرت کامل برسد.
زمان رفتن به بیرون رودخانه
به دلیل محدودیت های زیست محیطی و دیگر محدودیت ها، استرالیا فرصت کمی برای تولید برق آبی بر روی رودخانه وجود ندارد. اما، فرصت های زیادی برای ذخیره سازی انرژی کوتاه مدت در خارج از رودخانه وجود دارد. یک سایت معمولی شامل یک جفت مخزن کوچک است که توسط یک لوله متصل شده است که از طریق آن آب می تواند روزانه همراه با یک پمپ و توربین، نیروگاه و خطوط برق متوقف شود.
استرالیا دارای هزاران سایت بالقوه عالی در مناطق تپه ای در خارج از ذخایر حفاظت شده است، با تفاوت های مختلف ارتفاع 750 متر. آنها نیازی به نزدیک شدن به یک مزرعه باد یا خورشید ندارند.
ذخیره سازی برق خارج از رودخانه دارای مزایای متعددی نسبت به امکانات معمول در رودخانه است:
- سایتهای بالقوه بیشتری وجود دارد
- سایت ها می توانند انتخاب شوند که با مقادیر محیطی و دیگر مقابله نباشد
- مخزن بالا می تواند در بالای یک تپه قرار گیرد و نه در یک دره، به این ترتیب اختلاف ارتفاع به حداکثر می رسد
- هیچ سایتی برای سیل وجود ندارد (معمولا هزینه اصلی).
یک سیستم شامل مخازن Twin 10 هکتار، هر یک از 30 عمق عمیق، با اختلاف ارتفاع 750 متر، می تواند در حدود پنج ساعت مگاوات 1,000 ارائه.
بین 20 و 40 از این سیستم ها به اندازه کافی برای ایجاد یک سیستم برق استرالیا استرالیا 100٪ قابل تنظیم است.
قیمت آن چند است؟
به عنوان مخازن کوچک (فقط چند هکتار) در مقایسه با مخازن معمولی هیدروژن، آنها جزء جزء هزینه است. بیشتر هزینه ها در اجزای قدرت (لوله ها، پمپ ها، توربین ها، ترانسفورماتورها و انتقال) است. برآورد اولیه نشان می دهد که هزینه یک سیستم خارج از رودخانه در یک سایت خوب حدود A $ 1,000 در هر کیلووات ظرفیت نصب شده است.
در اینجا یک مطالعه موردی فرضیه است. یک نیروگاه انرژی خورشیدی مگاوات 200 حداکثر نیمی از توان خروجی خود را به شبکه در زمان واقعی ارائه می دهد و بقیه را برای شب ها ذخیره می کند. در حال حاضر، به جای بلند شدن در ساعات خفیف روز، تولید انرژی خورشیدی از 8am به 10pm (بسته به فصل و پوشش ابر) گسترش می یابد، با حداکثر توان خروجی به شبکه و پمپ هر کدام 90 مگاوات (پس از اجازه دادن به تلفات ) مخزن را می توان در شب با استفاده از انرژی باد برای پوشش صعود صبح روزانه بارگیری کرد.
صاف کردن قله ها: چگونه ذخیره سازی انرژی می تواند انرژی خورشیدی را به آخرین شب تبدیل کند.
هزینه های جداگانه سیستم خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی کوتاه مدت A $ 2,000 و A $ 1,000 به ازای هر کیلووات است. پس از حسابداری برای زیان های ذخیره سازی متعادل شده با پس انداز از به اشتراک گذاشتن ترانسفورماتور و هزینه های انتقال بین دو سیستم، و این واقعیت است که رتبه ذخیره سازی هیدرولیک است که نصف سیستم PV است، که کل هزینه سیستم را در حدود A $ 2500 در هر کیلووات .
به عبارت دیگر، با استفاده از مخزن ذخیره سازی پمپ برای خنک کردن قله ها در خروجی از یک نیروگاه خورشیدی، فقط 25 اضافی به هزینه اضافه می کند. این بسیار ارزانتر از استفاده از باتری است.
محل سکونت، محل سکونت، محل سکونت
برخی از زمان ها را با یک نقشه یا Google Earth صرف کنید و می توانید ده ها تن از سایت های بالقوه بسیار عالی را در زمین های تپه ای و یا مسیرهای خطوط برق موجود مشاهده کنید. استرالیا دارای هزاران سایت نامزد در بیشتر قسمت های ساکن کشور است.
به عنوان مثال Tumut 3 ایستگاه هیدرولیک دارای بزرگترین ظرفیت ذخیره سازی هیدروژنی در استرالیا (1500 مگاوات)، تفاوت ارتفاع 151 متر و دریاچه قابل توجهی است که باید با سیل های اصلی مقابله کند. اما یک سیستم خارج از رودخانه کوچک می تواند در این نزدیکی قرار گیرد، شامل دو مخزن 13 هکتار با ارتفاع ارتفاع 700 m، متصل شده توسط یک لوله کیلومتر 5 عبور از مسیر خطوط برق. این سیستم به اندازه کافی آب برای تامین مگاوات 1,500 به مدت سه ساعت ذخیره خواهد کرد و هزینه بسیار کمتر خواهد بود.
یک لوله 5 کیلومتر بین دو دریاچه آبرسانی پمپ (نقاط آبی) می تواند خروجی نیروگاه Tumut 3 Snowy Hydro را به میزان نسبتا کم هزینه (تصویر Google Earth)
درباره نویسنده
اندرو Blakers مدیر مرکز سیستم های انرژی پایدار و مرکز ARC برای سیستم های انرژی خورشیدی در دانشگاه ملی استرالیا است. منافع پژوهشی او در زمینه سیستم های انرژی خورشیدی است.
این مقاله توسط نویسنده همکاری شد راجر فالتون از Jacobs / SKM، که از 1975 به عنوان مهندس و مدیر پروژه در صنعت برق آبی کار کرده است.
