Nowe podejście w magazynowaniu energii - firma Zero Terrain umożliwia budowę elektrowni szczytowo-pompowych nawet na płaskim terenie. W Estonii ma powstać podziemna elektrownia długotrwałego magazynowania energii Zero Terrain Paldiski o mocy 500 MW stanowiąc znaczące rozwinięcie konwencjonalnej technologii PHS ( z ang. Pumped-Storage Hydroelectricity). Elektrownia szczytowo-pompowa Paldiski jest projektem UE będącym przedmiotem wspólnego zainteresowania (projekt PCI). Globalne zapotrzebowanie na zdolność do długotrwałego magazynowania energii (LDES - Long Duration Energy Storage) jest niezaprzeczalne. Do 2040 r. na całym świecie potrzeba 85–120 TWh godzin LDES (McKinsey, 2021).
Magazynowanie energii wodnej to wysoce wydajny system, charakteryzujący się także długą żywotnością. Elektrownie wodne szczytowo-pompowe są jednym, z najbardziej znanych wielkoskalowych metod gromadzenia energii. Tradycyjnie składają się z dwóch zbiorników umieszczonych na różnych wysokościach. Elektrownie te buduje się w takich miejscach, gdzie na wysokim wzgórzu o płaskim wierzchołku możliwe jest wybudowanie sztucznego jeziora. Do tego sztucznego jeziora pompuje się z dołu wodę, gdy są nadwyżki energii. Podczas wypuszczania wody z górnego zbiornika, z użyciem turbin połączonych z generatorem, energia elektryczna ponownie trafia do sieci.
Zagospodarowanie nieczynnych kopalń
Jednak takich miejsc z korzystnym ukształtowaniem terenu jest niewiele. Stąd pojawiały się w ostatnich latach koncepcje na zagospodarowanie nieczynnych kopalń, gdzie różnice poziomów pozwalają wdrożyć zasady PHES ( z ang. Pumped Hydroelectric Energy Storage). Woda pompowanaby by była z podziemi kopalni, która tak czy inaczej zostałaby całkowicie zatopiona, i gromadzona w zbiorniku ulokowanym na powierzchni koło wieży szybu kopalni. Powstało jednak wiele kontargumenów za takim rozwiązaniem. Najpierw należałoby wtłoczyć wodę na co także potrzeba energii, co ekonomicznie staje się mało opłacalne. Adaptacja głębokich szybów to proces wieloletni i równie bardzo kosztowny.
Technologia firmy Zero Terrain
Jak wskazuje już sama nazwa estońskiej firmy ich rozwiązanie umożliwia budowę hydroelektrowni na płaskim terenie. Nie adaptują juz istniejących otwórów jak we wspomnianych kopalniach a tworzą nowe, argumentując, że dobór odpowiedniego miejsca na dolny zbiornik pozwala uzyskać dodatkowy dochód ze sprzedaży urobku. Bowiem nowością technologiczną Zero Terrain jest umiejscowienie dolnych zbiorników elektrowni szczytowo-pompowych w skorupie ziemskiej o sprzyjającej geologii i wykorzystywanie zbiorników wód powierzchniowych jako górnych zbiorników. Estoński biznesplan zakłada produkcję i sprzedaż 15 mln ton kruszyw krystalicznych, które mogłyby zastąpić importowane kruszywa.
fot. zeroterrain.com
Energiasalv przedmiotem wspólnego zainteresowania UE (projekt PCI)
Pierwszy w Estonii projekt długotrwałego magazynowania energii, Zero Terrain Paldiski, uzyskał pozwolenia na budowę w grudniu 2022 r. W portowym mieście Paldiski zbudowany ma zostać Energiasalv, mający na celu magazynowanie energii odnawialnej. Pod wodą na półwyspie Pakri budowana jest geotechniczna elektrownia szczytowo-pompowa do magazynowania energii. Lokalizacja ta została wybrana ze względu na korzystne warunki naturalne i geologiczne (wystarczająca głębokość morza, podłożem jest gnejs amfibolitowy), bliskość infrastruktury energetycznej, synergię z istniejącymi i planowanymi gałęziami przemysłu oraz proekologiczne podejście gminy.
Energiasalv to podziemna bateria o mocy 500 MW. Woda ze zbiorników podziemnych pompowana będzie do zatoki Paldiski. Magazyn dostarczy energię elektryczną do sieci energetycznej, uwalniając wodę z zatoki do podziemnych zbiorników. Podczas nominalnego cyklu operacyjnego trwającego 12 godzin, Zero Terrain Paldiski wytworzy do sieci 6 GWh energii, czyli nieco więcej niż średnie dzienne zużycie wszystkich estońskich gospodarstw domowych.
Zero Terrain opracowuje technologię magazynowania energii na dużą skalę, umożliwiając Estonii i innym krajom szersze przejście na energię odnawialną przy tak znaczącym postępie w konwencjonalnej technologii PHS. - powiedział Arbo Reino , ekspert ds. energii w Estońskiej Agencji Biznesu i Innowacji
Zero Terrain otrzymał także grant w wysokości 1,98 mln euro z państwowego programu. Dotacja zostanie wykorzystana na opracowanie modułowej konstrukcji Zero Terrain, rozpoczęcie działań rozwojowych w innych krajach. Budowa elektrowni rozpocznie się w 2025 r. a jej uruchomienie planowane jest na 2031 rok.
Zalety i wady
Energia wodna jest czystym źródłem energii. Istnieje wiele zalet związanych z wykorzystaniem elektrowni szczytowo-pompowych jako wielkoskalowych magazynów energii. Elektrownie te stanowią zrównoważone dla środowiska źródło energii, po zakończeniu budowy nie ma dodatkowych, bezpośrednich produktów odpadowych.
Z drugiej strony największym problemem związanym z elektrowniami szczytowo-pompowymi są niezwykle wysokie początkowe koszty związane z ich uruchomieniem. W cyklu jej pracy woda musi być przepompowana ze zbiornika dolnego do górnego. W tym celu sama elektrownia także zużywa energię elektryczną.
Jednakże wszystkie próby uczenienia z elektrowni szczytowo-pompowych efektywnego długotrwałego systemu magazynowania energii są warte śledzenia.
Żródło:
mckinsey.com/long_duration_storage
Zdjęcie:
Canva
