いかに上水道を押すことで私たちの再生可能エネルギー問題を解決できるか


いかに上り坂の水を押すことで私たちの再生可能エネルギー問題を解決できるか

ますます多くの再生可能エネルギー源がオーストラリアの電力網に接続されています。 たとえば、南オーストラリア州では、風力発電と太陽光発電からその電力の40%を得ます。 スノータウン風力発電所 今年後半に完成します。

しかし、再生可能エネルギーが最終的に市場を席巻するのであれば、24時間使用できるようにエネルギーを保存する方法が必要になります。 幸いなことに、エネルギーを蓄えるのは簡単です。 必要なのは、2つの小さな貯水池(1つは高い水域、もう1つは低い水域)とそれらの間に水を汲み出す方法です。

この技術は、「河川外揚水エネルギー貯蔵」と呼ばれ、オーストラリアが再生可能エネルギーを十分に取り込むために必要なエネルギー貯蔵を提供する可能性があります。 安いです。

揚水発電の仕組み

過剰な電気があるとき、水はパイプかトンネルを通して上部貯水池に汲み上げられます。 エネルギーは後でそれを電気に戻す変換するタービンを通して、水を再び流下させることによって回収されます。 各方向で90%の効率が可能です。

揚水発電は、はるかに広く使用されているエネルギー貯蔵の形態であり、全体の99%を表しています。 世界規模で、揚水発電は約150ギガワットを供給することができ、そのほとんどは河川の水力発電所と統合されています。

「河川外」システムでは、同じ水が上下の貯水池の間を閉ループで循環するため、施設を河川に建設する必要がありません。 蓄えられたエネルギー量は、上部貯水池と下部貯水池の間の標高差(通常は100と1000 mの間)と上部貯水池に貯められた水の量の両方に比例します。

電力貯蔵システムは、数時間の間瞬時の電力出力を供給できる必要があります。 これには、風力発電と太陽光発電の短期的な変動、非常に暑い夏の午後などの消費者需要のピーク、および計画外の発電および送電インフラの停止が含まれます。 蓄えられたエネルギーを使用することはまた、風力発電や太陽光発電設備からの電力線を長期間使用するのに役立ちます。

バッテリーやフライホイールなどの利用可能な蓄電オプションのうち、揚水発電ははるかに安いです。 水が貯水池で待機している間は待機損失がなく、30秒で最大電力に達することができます。

川を出る時間

オーストラリアは、環境上およびその他の制約のため、川上で水力発電を開発する機会はほとんどありません。 しかし、短期の河川外エネルギー貯蔵には大きな可能性があります。 典型的な場所は、ポンプとタービン、発電所と電力線と共に、水が毎日循環するパイプで接続された一対の小さな貯水池からなるでしょう。

オーストラリアは、保護地域外の丘陵地に数千の優れた潜在的な場所を持ち、典型的な標高差は750 mです。 風力発電所や太陽熱発電所の近くにいる必要はありません。

河川外電力貯蔵は、典型的な河川設備に比べていくつかの利点があります。

  • 非常に多くの潜在的なサイトがあります
  • 環境や他の価値観と衝突しないサイトを選択することができます
  • 上部貯水池は谷間ではなく丘の上に置くことができ、標高差を最大にすることができます。
  • 洪水に備えた対策は必要ありません(通常は大きなコスト)。

10 mの標高差がある、それぞれ30 mの深さのツイン750ヘクタール貯水池を含むシステムは、約1,000メガワットを5時間供給することができる。

20と40の間であれば、100%の再生可能なオーストラリアの電力システムを安定させるのに十分でしょう。

それはどれくらいしますか?

貯水池は典型的な水力貯水池に比べて小さい(ほんの数ヘクタール)ので、それらはコストのマイナーな要素です。 コストの大部分は電力部品(パイプ、ポンプ、タービン、変圧器およびトランスミッション)にあります。 最初の見積もりでは、良い場所での河川外システムのコストは、設置容量1キロワットあたり約A $ 1,000であることが示唆されています。

これが仮説的なケーススタディです。 200メガワットの太陽光発電施設は、最大でその電力出力の半分をリアルタイムで配電網に供給し、残りを夜間に保管します。 現在では、最も晴れた日にピークを迎えるのではなく、太陽光発電出力は8amから10pmまで(季節や雲量によって異なります)、グリッドおよびポンプへの最大出力はそれぞれ90メガワット(損失を考慮した後)です。 ) 貯水池は朝の需要ピークをカバーするために風力エネルギーを使用して夜間に再充電することができます。

上り坂の水

ピークを滑らかにする:エネルギー貯蔵がどのように太陽エネルギーを夕方まで持続させることができるか

太陽光発電システムと短期的な水力発電システムの独立型費用は、それぞれキロワットあたりA $ 2,000とA $ 1,000です。 変圧器の共有による節約と2つのシステム間の伝送コスト、および水力発電システムの定格が太陽光発電システムの半分であるという事実のバランスが取れたストレージ損失を考慮すると、システム全体のコストは1キロワットあたり約A $ 2500になります。 。

言い換えれば、太陽光発電所からの出力のピークを滑らかにするために揚水発電を使用することは、コストに25%を追加するだけです。 それは電池を使うよりはるかに安いです。

場所、場所、場所

地図やGoogle Earthで少し時間を過ごすと、丘陵地の農地や既存の電力線に沿って何十もの優れた候補地を見つけることができます。 オーストラリアには、国のほとんどの人が住んでいる地域に何千もの候補地があります。

例えば、 Tumut 3 水力発電所にはオーストラリア最大の揚水容量(1500メガワット)、151 mの高低差、そして大きな洪水に対処しなければならない相当な湖があります。 しかし、電力線ルートを横切る13 kmパイプで接続された高度差700 mの双子の5ヘクタール貯水池からなる、小さな河川外システムを近くに構築することができます。 このシステムは1,500メガワットを3時間配達するのに十分な水を貯め、そしてはるかに少ない費用であろう。

上り坂の水上2

2つの揚水発電所の湖の間の5 kmパイプ(青い点)は、比較的低コストで、Snowy HydroのTumut 3発電所の出力を向上させることができます(Google Earth image)

著者について

ブレイカーズアンドリューAndrew Blakersは、オーストラリア国立大学の持続可能エネルギーシステムセンターおよび太陽エネルギーシステムのARCセンターのディレクターです。 彼の研究分野は太陽エネルギーシステムの分野です。

この記事は、との共著者です。 ロジャーフルトン 1975以来エンジニアおよびプロジェクトマネージャとして水力発電業界で働いてきたJacobs / SKMから。

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