점점 더 많은 재생 가능 에너지 원이 호주의 전력망에 연결되고 있습니다. 예를 들어 사우스 오스트레일리아는 풍력과 태양으로부터 40 %의 전력을 얻습니다. Snowtown 바람 농장 올해 말에 완료됩니다.
그러나 재생 가능 에너지가 궁극적으로 시장을 장악한다면 우리는 24 시간 내내 사용할 수 있도록 에너지를 저장할 방법이 필요합니다. 좋은 소식은 에너지를 저장하는 것이 쉽다는 것입니다. 필요한 것은 두 개의 작은 저수지입니다. 하나는 높고 다른 하나는 저수지이고 다른 하나는 저수지입니다.
"강 밖에서 펌핑 된 수력 에너지 저장 장치"라고 불리는이 기법은 호주가 재생 에너지를 완전히 포용해야하는 에너지 저장을 잠재적으로 제공 할 수 있습니다. 싸다.
펌핑 된 하이드로 작동 방식
초과 전기가있을 때, 물은 파이프 또는 터널을 통해 상부 저장기로 펌핑됩니다. 에너지는 물을 다시 전기로 변환시키는 터빈을 통해 다시 흐르게함으로써 나중에 회수됩니다. 각 방향에서 90 %의 효율성이 가능합니다.
펌핑 된 수력은 총 에너지의 99 %를 나타내는 가장 보편적으로 사용되는 에너지 저장 형태입니다. 전 세계적으로 펌핑 된 수력 발전소는 대부분 150 기가 와트를 제공 할 수 있으며 대부분 하천 수력 발전소와 통합되어 있습니다.
"오프 리버"시스템에서, 동일한 물이 상부 및 하부 저수지 사이의 폐 루프 내에서 순환하므로, 강에 건설 될 시설의 필요성을 제거합니다. 저장된 에너지의 양은 상부 및 하부 저장조 (일반적으로 100 및 1000 m 사이)와 상부 저장고에 저장된 물의 양에 대한 높이 차이에 비례합니다.
전기 스토리지 시스템은 몇 시간 동안 즉각적인 전력 출력을 제공 할 수 있어야합니다. 이것은 바람 및 태양 광 출력의 단기 변동, 소비자 수요의 극심한 여름 오후와 예측할 수없는 발전 및 송전 기반의 정전 등을 다룹니다. 저장된 에너지를 사용하면 더 많은 시간 동안 풍력 및 태양열 설비에서 전력선을 보호 할 수 있습니다.
배터리 및 플라이휠과 같은 사용 가능한 전기 저장 옵션 중에서 펌핑 된 하이드로는 훨씬 저렴합니다. 물이 저수지에서 대기하는 동안 대기 손실이 없으며 30 초 내에 최대 전력에 도달 할 수 있습니다.
오프 리버 갈 시간
호주는 환경 및 기타 제약으로 인해 강 수력 발전을 개발할 수있는 기회가 거의 없습니다. 그러나 단기간의 오프 리버 에너지 저장을위한 방대한 기회가 있습니다. 전형적인 부지는 펌프와 터빈, 강국 및 전력선과 함께 물이 매일 순환되는 파이프로 연결된 한 쌍의 작은 저수지로 구성됩니다.
호주는 보존 매장 밖의 언덕 지대에 수천 개의 우수한 잠재력을 지니고 있으며, 전형적인 해발 고도 차이는 750입니다. 그들은 바람이나 태양 농장 근처에있을 필요가 없습니다.
강가에서 벗어난 전기 저장은 전형적인 강물에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.
- 잠재적 인 사이트가 훨씬 더 많습니다.
- 환경 및 다른 값과 충돌하지 않는 사이트를 선택할 수 있습니다.
- 상단 저수지는 계곡이 아닌 언덕 꼭대기에 위치하여 고도 차이를 극대화 할 수 있습니다
- 홍수에 대비할 필요는 없습니다 (일반적으로 큰 비용).
쌍둥이 10-hectare 저장소를 포함하는 시스템 (30 m 깊이의 750 m 고도 차이)은 5 시간 동안 1,000 메가 와트를 전달할 수 있습니다.
이러한 시스템의 20와 40 사이에서 100 % 재생 가능한 호주 전력 시스템을 안정화시킬 수 있습니다.
비용은 얼마입니까?
저수지는 전형적인 수력 저장소와 비교하여 작기 때문에 (단지 몇 헥타르) 비용의 사소한 부분입니다. 대부분의 비용은 동력 부품 (파이프, 펌프, 터빈, 변압기 및 변속기)에 있습니다. 초기 추정치에 따르면 좋은 부지에있는 강가에서 벗어난 시스템의 비용은 설치된 용량의 킬로와트 (KW) 당 약 $ 1,000입니다.
다음은 가상의 사례 연구입니다. 200 메가 와트 태양 광 발전소는 전력 출력의 최대 절반을 실시간으로 계통에 전달하고 나머지 시간은 저녁 동안 저장합니다. 이제는 가장 햇볕이 잘 드는 시간을 정점으로 보는 대신 태양 광 출력은 8am에서 10pm까지 (계절 및 구름 덮개에 따라 다름), 그리드 및 펌프로의 최대 전력 출력은 90 메가 와트 (손실 허용 ). 저수조는 아침 수요 피크를 충당하기 위해 풍력 에너지를 사용하여 야간에 재충전 할 수 있습니다.
봉우리를 부드럽게하기 : 에너지 저장이 태양 에너지를 저녁에 마지막으로 만들 수있는 방법.
태양 광 발전 시스템과 단기 수력 발전 시스템의 독립형 비용은 각각 A $ 2,000와 A $ 1,000 / kW입니다. 두 시스템 사이의 변압기 및 전송 비용 공유로 인한 스토리지 손실과 수력 스토리지 등급이 PV 시스템의 절반 인 사실을 고려한 후 총 시스템 비용은 대략 A $ 2500 / KW .
즉, 태양 광 발전소의 출력 피크를 부드럽게하기 위해 펌핑 된 수력 발전소를 사용하면 추가 25 % 만 비용에 추가됩니다. 배터리를 사용하는 것보다 훨씬 저렴합니다.
위치, 위치, 위치
구불 구불 한 농지 또는 기존의 전력선 루트를 따라 수십개의 우수한 잠재적 인 사이트를 발견 할 수 있습니다. 호주에는 가장 많이 거주하는 곳곳에 수천 개의 후보지가 있습니다.
예를 들어, Tumut 3 수력 발전소는 호주 최대의 수력 발전 용량 (1500 메가 와트), 151 m의 고도 차이, 주요 홍수에 대응해야하는 상당한 호수를 보유하고 있습니다. 그러나 13-m의 고도 차이가있는 트윈 700-hectare 저수지를 포함하여 전력선 경로를 가로 지르는 5 km 파이프로 연결된 작은 오프 리버 시스템을 근처에 구축 할 수 있습니다. 이 시스템은 3 시간 동안 1,500 메가 와트를 공급할 수있는 충분한 물을 저장할 수 있으며 비용도 훨씬 적게 듭니다.
두 개의 펌핑 된 수력 저장 호수 (파란색 점) 사이의 5 km 파이프는 비교적 저렴한 비용으로 Snowy Hydro의 Tumut 3 발전소의 출력을 향상시킬 수 있습니다 (Google 어스 이미지)
저자에 관하여
앤드류 블라 이서 스 (Andrew Blakers)는 지속 가능한 에너지 시스템 센터 (Center for Sustainable Energy Systems)의 책임자이자 호주 국립 대학교 (Australian National University)의 태양 에너지 시스템 센터 (ARC Center for Solar Energy Systems) 그의 연구 관심 분야는 태양 에너지 시스템 분야입니다.
이 기사는에 의해 공동 저술되었다. 로저 풀턴 엔지니어 및 프로젝트 매니저로 1975 이후 수력 발전 산업 분야에서 근무한 Jacobs / SKM 출신.
