Kan vand løse udfordringen med lagring af vedvarende energi?

Sæsonbestemt pumpet vandkraftlagring (SPHS), en allerede etableret, men sjældent brugt teknologi, kunne være en overkommelig og bæredygtig løsning til lagring af energi og vand i en årlig skala, ifølge ny IIASA -forskning offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation . Sammenlignet med andre modne opbevaringsløsninger, såsom naturgas, undersøgelsen viser, at der er et stort potentiale for SPHS til at levere yderst konkurrencedygtige omkostninger til energilagring.

"Energisektorerne i de fleste lande er i gang med en overgang til vedvarende energikilder, især vind- og solgenerering, "siger IIASA postdoc Julian Hunt, undersøgelsens hovedforfatter. "Disse kilder er intermitterende og har sæsonmæssige variationer, så de har brug for opbevaringsalternativer for at garantere, at efterspørgslen kan opfyldes når som helst. Kortsigtede energilagringsløsninger med batterier er i gang for at løse mellemliggende problemer, imidlertid, alternativet til langsigtet energilagring, der normalt anses for at løse sæsonmæssige variationer i elproduktion, er brint, som endnu ikke er økonomisk konkurrencedygtig. "

Sæsonbestemt pumpet vandkraftlagring betyder at pumpe vand ind i et dybt lagringsreservoir, bygget parallelt med en stor flod, i perioder med høj vandstrøm eller lavt energibehov. Når vand er knap eller energibehovet stiger, lagret vand frigives derefter fra reservoiret for at generere elektricitet.

Den nye undersøgelse er den første til at levere en global, analyse i høj opløsning af potentialet og omkostningerne ved SPHS-teknologi. I deres analyse, forskere vurderede det teoretiske globale potentiale for at lagre energi og vand sæsonbestemt med SPHS, med fokus på de steder med det højeste potentiale og de laveste omkostninger. De analyserede også forskellige scenarier, hvor opbevaring af energi og vand med SPHS kunne være et levedygtigt alternativ. Undersøgelsen omfattede topografiske, flodnetværk og hydrologiske data, estimering af infrastrukturomkostninger, og optimering af projektdesign, at identificere teknisk mulige kandidatsteder.

Den nye undersøgelse viser, at omkostninger til vandlagring med SPHS -anlæg varierer fra 0,007 til 0,2 US $/m3, omkostninger til langsigtet energilagring varierer fra 1,8 til 50 US $/MWh og omkostninger til kortere energilagring varierer fra 370 til 600 US $/KW installeret effektproduktionskapacitet, overvejer dæmning, tunnel, turbine, generator, udgravning, og jordomkostninger. Det estimerede potentiale for energilagring i verden under en pris på 50 $/MWh er 17,3 PWh, hvilket er cirka 79% af verdens elforbrug i 2017.

Forskerne fandt ud af, at der findes et betydeligt potentiale for SPHS rundt om i verden, især i den nedre del af Himalaya, Andes, Alperne, Rocky Mountains, den nordlige del af Mellemøsten, Etiopiske højland, Brasilianske højland, Mellemamerika, Øst Asien, Papua Ny Guinea, Sayanen, Yablonoi og Stanovoy bjergkæder i Rusland, samt en række andre steder med mindre potentiale.

"Bekymringer om intermittens og sæsonbetinget vind og sol kan være gyldige, men er også undertiden overdrevne, "siger IIASA -forsker Edward Byers, en studieforfatter. "Denne undersøgelse viser, at der er et ekstremt stort potentiale for SPHS til at blive brugt i store dele af verden, giver en let tilgængelig, en overkommelig og bæredygtig løsning for at understøtte overgangen til bæredygtige energisystemer og overvinde reelle og opfattede barrierer for store andele af vedvarende produktion. "

Undersøgelsen behandler også nogle af de potentielle miljøhensyn i forbindelse med vandkraft. Fordi SPHS -reservoirer er dybe og konstrueret parallelt med, snarere end i løbet af en flod, miljø- og arealanvendelsen kan også være op til 10 til 50 gange mindre end traditionelle vandkraftværker.

Hunt siger, "Med behovet for en overgang til en mere bæredygtig verden med lavere CO2 -emissioner, vedvarende energi og energilagring vil spille en stor rolle i den nærmeste fremtid. I betragtning af det store uudnyttede og billige potentiale ved SPHS, det vil snart spille en vigtig rolle i lagringen af ​​energi og vand på årsbasis. "