Penyimpanan-pam hidroelektrik

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Rajah kemudahan penyimpanan dipam "Tennessee Valley Authority" di Logi Penyimpanan-Pam Gunung Raccoon
Shaded-Peta topologi Logi Penyimpanan Pam Taum Sauk di Missouri


Penyimpanan-pam hidroelektrik (PPH), atau penyimpanan tenaga hidroelektrik yang dipam (PTHP), adalah cara penyimpanan tenaga hidroelektrik yang digunakan oleh sistem kuasa elektrik untuk pengimbangan muatan. Kaedah menyimpan tenaga dalam bentuk tenaga potensial graviti air, dipam dari takungan air yang lebih rendah ke takungan air yang lebih tinggi. Kuasa elektrik lebihan yang lebih murah, biasanya digunakan untuk menjalankan pam. Semasa tempoh permintaan elektrik yang tinggi, air yang disimpan, dilepaskan melalui turbin untuk menghasilkan tenaga elektrik. Sungguhpun kehilangan tenaga semasa proses pengepaman menjadikan logi tenaga sebagai pengguna bersih keseluruhan tenaga, sistem ini meningkatkan pendapatan dengan menjual lebih banyak tenaga elektrik semasa tempoh permintaan puncak, ketika harga eletrik paling tinggi.

Penyimpanan-pam hidroelektrik membenarkan tenaga daripada sumber-sumber yang terputus-putus (seperti solar, angin) dan lain-lain yang boleh diperbaharui, atau lebihan elektrik dari sumber asas berterusan (seperti arang batu atau nuklear) untuk disimpan bagi tempoh permintaan yang lebih tinggi.[1][2] Takungan yang digunakan bagi penyimpanan yang dipam agak kecil berbanding dengan empangan hidroelektrik konvensional yang mempunyai kapasiti kuasa yang sama, dan tempoh penjanaan sering kurang dari setengah hari.

Simpanan terpam adalah bentuk kapasiti penyimpanan grid yang terbesar, dan, sehingga 2017, Pangkalan Data Penyimpanan Tenaga Global DOE melaporkan bahawa PSH menyumbang lebih daripada 96% daripada semua pemasangan penyimpanan yang dikesan secara aktif di seluruh dunia, dengan jumlah kapasiti diberikan yang dipasang 168 GW.[3] Kecekapan kitaran tenaga PPH bervariasi antara 70% -80%,[4][5][6][7] dengan beberapa sumber mendakwa sehingga 87%.[8] Kelemahan utama PPS adalah tapak dengan sifat yang khusus diperlukan, memerlukan ketinggian geografi dan terdapat air. Dengan itu, tapak yang sesuai mungkin berada di kawasan berbukit atau bergunung, dan berpotensi di kawasan semulajadi indah yang luar biasa, dan dengan itu terdapat juga isu-isu sosial dan ekologi yang perlu diatasi.[9]

Gambaran keseluruhan[sunting | sunting sumber]

Pengagihan tenaga, lebih dari satu hari, kemudahan penyimpanan hidroelektrik yang dipam. Hijau mewakili kuasa yang digunakan dalam pam; Merah adalah kuasa yang dihasilkan.

Pada masa permintaan elektrik yang rendah, kapasiti penjanaan berlebihan digunakan untuk mengepam air ke takungan atas. Apabila terdapat permintaan yang lebih tinggi, air dibebaskan akan kembali ke takungan rendah melalui turbin, menjana elektrik. Pemasangan turbin / penjana boleh balik bertindak sebagai unit pam dan turbin gabungan (biasanya reka bentuk turbin Francis). Di dalam sistem gelung terbuka, logi penyimpanan pengepam tulin menyimpan air dalam takungan atas tanpa aliran air masuk semula jadi, manakala loji pam kembali menggunakan gabungan penyimpanan yang dipam dan loji hidroelektrik konvensional dengan takungan atas yang diisi sebahagiannya oleh aliran masuk semulajadi dari anak sungai atau sungai. Logi yang tidak menggunakan penyimpanan dipam disebut sebagai loji hidroelektrik konvensional; loji hidroelektrik konvensional yang mempunyai kapasiti storan yang ketara dapat memainkan peranan yang sama dalam grid elektrik sebagai penyimpanan yang dipam dengan menangguhkan output sehingga diperlukan.

Mengambil kira kehilangan akibat penyejatan dari permukaan air yang terdedah dan kerugian penukaran, pemulihan tenaga sebanyak 70-80% atau lebih boleh diperoleh semula.[10] Teknik ini pada masa ini merupakan cara yang paling kos-berkesan untuk menyimpan sejumlah besar tenaga elektrik, tetapi kos modal dan keperluan muka bumi yang sesuai adalah faktor penentu keputusan yang penting bagi memilih tapak logi penyimpanan dipam.

Ketumpatan tenaga yang agak rendah bagi sistem penyimpanan yang dipam memerlukan sama ada aliran besar dan / atau perbezaan ketinggian besar antara takungan. Satu-satunya cara untuk menyimpan sejumlah besar tenaga adalah dengan mempunyai satu takungan besar air yang terletak agak dekat, tetapi setinggi yang mungkin, satu badan air kedua. Di sesetengah tempat, ini hadir secara semula jadi, di tempat yang lain satu atau kedua-dua badan air adalah buatan manusia. Projek di mana kedua-dua takungan adalah tiruan dan di mana tiada aliran masuk semula jadi terlibat dengan kedua-dua takungan dirujuk sebagai sistem "gelung tertutup".[11]

Sistem ini mungkin menjimatkan kerana ia meratakan variasi beban pada grid kuasa, membenarkan stesen janakuasa terma seperti loji penapisan arang batu dan loji tenaga nuklear yang menyediakan tenaga elektrik asas untuk terus beroperasi pada kecekapan puncak, sambil mengurangkan keperluan bekerja keras untuk "tempoh memuncak" Loji janakuasa yang menggunakan bahan api yang sama seperti kebanyakan loji haba pengimbangan-asas, gas dan minyak, tetapi telah direka untuk kelenturan dan bukannya kecekapan maksimal. Dengan itu, sistem penyimpanan yang dipam adalah sangat penting bagi menyelaraskan sebilangan besar penjana tak sekata "heterogen". Bagaimanapun, kos modal untuk logi penyimpanan yang dipam agak tinggi.

Bersama dengan pengurusan tenaga, sistem penyimpanan dipam membantu mengawal frekuensi rangkaian elektrik dan menyediakan penjanaan rizab. Logi haba kurang mampu untuk bertindak balas terhadap perubahan mendadak dalam permintaan elektrik, yang berpotensi menyebabkan ketidakstabilan frekuensi dan voltan. Logi simpanan dipam, seperti logi hidroelektrik lain, boleh bertindak balas terhadap perubahan beban dalam beberapa saat.

Penggunaan yang paling penting untuk penyimpanan yang dipanaskan secara tradisional adalah untuk menyeimbangkan keseimbangan beban logi tenaga, tetapi juga boleh digunakan untuk mengurangkan kadar keluaran turun naik sumber tenaga. Storan yang dipam menyediakan kuasa semasa pengeluaran elektrik yang tinggi dan permintaan elektrik yang rendah, yang membolehkan tambahan kapasiti puncak sistem. Dalam bidang kuasa tertentu, harga elektrik mungkin hampir sama dengan sifar atau kadang-kadang negatif pada masa-masa yang terdapat lebihan penjanaan elektrik yang ada berbanding permintaan untuk menyerapnya; Walaupun pada masa ini ini jarang dibekalkan oleh angin atau tenaga solar semata-mata, peningkatan angin dan generasi solar akan meningkatkan kemungkinan kejadian tersebut. Adalah amat mungkin penyimpanan yang dipam akan menjadi sangat penting sebagai keseimbangan untuk generasi photovoltaik yang sangat besar.[12] Peningkatan kapasiti penghantaran jarak jauh yang digabungkan dengan jumlah penyimpanan tenaga yang ketara akan menjadi bahagian penting dalam mengawal selia mana-mana sumber kuasa turun naik yang berskala besar.[13] Penembusan elektrik yang boleh diperbaharui tidak sekata adalah tinggi di sesetengah kawasan membekalkan 40% daripada pengeluaran tahunan, tetapi 60% perlu dicapai sebelum storan tambahan diperlukan.[14][15][16]

Terdapat manfaat skala kecil teknologi tersebut, iaitu dalam bangunan, sungguhpun ini tidak dapat dilaksanakan secara ekonomi pada ekonomi skala sekarang.[17] Juga, jumlah air yang besar diperlukan bagi kapasiti penyimpanan yang bermakna yang menjadikan ianya sukar untuk keadaan bandar.[17] Walau bagaimanapun, sesetengah penulis mempertahankan keringkasan teknologi dan penyediaan air secukupnya sebagai faktor luar yang penting.[17]

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. ^ http://poppware.de/Storage_for_a_secure_Power_Supply_from_Wind_and_Sun.pdf
  2. ^ https://www.researchgate.net/publication/271539381_Pumped_hydro_energy_storage_system_A_technological_review
  3. ^ "DOE Global Energy Storage Database". www.energystorageexchange.org. Dicapai pada 10 February 2017. 
  4. ^ "Energy storage - Packing some power". The Economist. 2011-03-03. Dicapai pada 2012-03-11. 
  5. ^ Jacob, Thierry.Pumped storage in Switzerland - an outlook beyond 2000 Stucky. Accessed: 13 February 2012.
  6. ^ Levine, Jonah G. Pumped Hydroelectric Energy Storage and Spatial Diversity of Wind Resources as Methods of Improving Utilization of Renewable Energy Sources page 6, University of Colorado, December 2007. Accessed: 12 February 2012.
  7. ^ Yang, Chi-Jen. Pumped Hydroelectric Storage Duke University. Accessed: 12 February 2012.
  8. ^ "Energy Storage". Diarkibkan daripada original pada 18 November 2015. Dicapai pada 26 February 2017. 
  9. ^ European Renewable Energy Network pp. 188
  10. ^ "Pumped Hydroelectric Storage | Energy Storage Association". energystorage.org. Dicapai pada 15 January 2017. 
  11. ^ "FERC: Hydropower - Pumped Storage Projects". www.ferc.gov. Dicapai pada 15 January 2017. 
  12. ^ Summary Energy from the Desert - Practical Proposals for Very Large Scale Photovoltaic Power Generation (VLS-PV) Systems
  13. ^ http://www.nrel.gov/docs/fy17osti/67240.pdf
  14. ^ "German grid operator sees 70% wind + solar before storage needed". Renew Economy. 7 December 2015. Dicapai pada 20 January 2017. Schucht says, in the region he is operating in, 42 per cent of the power supply (in output, not capacity), came from wind and solar – about the same as South Australia. Schucht believes that integration of 60 to 70 per cent variable renewable energy – just wind and solar – could be accommodated within the German market without the need for additional storage. Beyond that, storage will be needed. 
  15. ^ Dehmer, Dagmar (8 June 2016). "German electricity transmission CEO: '80% renewables is no problem'". Der Tagesspiegel / EurActiv.com. Dicapai pada 1 February 2017. There are a certain number of myths in the energy industry. One of them is that we need more flexibility in the system to integrate renewables, like energy storage, interruptible loads or backup power plants. That’s a myth. We are well on track to having a system that can accommodate between 70-80% renewable energy without the need for more flexibility options. 
  16. ^ "New record-breaking year for Danish wind power". Energinet.dk. 15 January 2016. 
  17. ^ a b c de Oliveira e Silva, Guilherme; Hendrick, Patrick (2016-10-01). "Pumped hydro energy storage in buildings". Applied Energy. 179: 1242–1250. doi:10.1016/j.apenergy.2016.07.046. 

Pautan luar[sunting | sunting sumber]