Den pumpede er en teknik til opbevaring af elektrisk energi, som omfatter vand fra en flod eller dam til at opbevare det i opbevaringsbassiner, hvor produktionen af elektricitet er højere end efterspørgslen - det vil sige pumpning - og derefter churn vand og afsættes til producere den elektriske energi, når efterspørgslen er høj - det er turbinen. Det deltager i justeringen mellem elforsyning og -efterspørgsel .
Denne teknik blev første gang brugt i Schweiz og Italien i 1890'erne. I 2019 nåede den globale installerede kapacitet 158 GW .
Pumpeoplagringsanlæg kaldes også STEP for “Pumped energy transfer stations”.
Pumpelager består i at producere elektricitet med et vandkraftværk, der har det særlige at være reversibelt. Vandet tages enten fra det øvre reservoir for at producere elektrisk energi ( turbine ) eller hæves fra det nedre reservoir til det øvre reservoir for at øge dets potentielle energi ( pumpning ), hvilket gør det muligt at lagre energi .
En pumpelagringscyklus forårsager et energitab på ca. 15 til 30 % .
Pumpet oplagring bruges også til mere komplekse anvendelser med adskillige ophobningsdæmninger. Når der er overskydende elektricitet på nettet, bruges det til at pumpe vand fra lagringsdæmninger i lavere højder til en i store højder. Når efterspørgslen efter elektricitet er større, oplagrer dæmningen i en højere højde vandet i dalen og producerer elektricitet. Vandet turbineres således et andet sted end hvor det pumpes.
Det største pumpeopbevaringskompleks i Frankrig er Grand'Maison-stedet i Isère . Det består af to reservoirer. Det øverste reservoir kaldet Lac de Grand'Maison med et nyttigt volumen på 132 millioner kubikmeter og det nedre reservoir kaldet Lac du Verney med et nyttigt volumen på 14,3 millioner kubikmeter.
Den maksimale disponible mængde er derfor 14,3 millioner kubikmeter i optimal pumpelagringsdrift. Det er muligt at gå længere, men med et simpelt turbinregime eller ved at tilføje de naturlige bidrag fra Eau d'Olle .
I turbiner er den maksimale elektriske produktionseffekt 1.800 MW . Ved denne effekt er ”vandforbruget” 216,3 m 3 / s eller ca. 0,78 millioner kubikmeter i timen. I optimal pumpelagringsdrift tager det lidt mere end 18 timer at fylde den nedre sø fuldstændigt (hvis den var tom) og producere 33.000 MWh .
Ved pumpning er otte af de tolv grupper reversible. De er i stand til at stige 135 m 3 / s mod den øvre sø, det vil sige lidt mindre end en halv million kubikmeter i timen, hvilket kræver en effekt på 1.270 MW (højere end produktionen af en nuklear enhed). Det tager derefter lidt mere end 29 timers pumpning at tømme den nedre sø og forbruge lidt mere end 37.000 MWh .
Den installerede kapacitet på pumpekraftværker nåede 157.994 MW på verdensplan i 2019, inklusive 30.290 MW i Kina (19,2%), 27.637 MW i Japan (17,5%) og 22.855 MW i USA. Forenede (14,5%); disse tre lande tegner sig for 51,2% af verdens samlede.
Installeret kapacitet på pumpekraftværker i 2019Område |
Samlet kraft ved udgangen af 2019 ( GW ) |
|||
Østasien og Stillehavet | 68.3 | |||
Europa | 54.9 | |||
Nord- og Mellemamerika | 23,0 | |||
Syd- og Centralasien | 7.5 | |||
Afrika | 3.4 | |||
Sydamerika | 1.0 | |||
Verden | 158 | |||
Vigtigste lande | ||||
Kina | 30.29 | |||
Japan | 27,64 | |||
Forenede Stater | 22,85 | |||
Italien | 7,68 | |||
Tyskland | 6.36 | |||
Spanien | 6.12 | |||
Frankrig | 5,84 | |||
Østrig | 5.60 | |||
Indien | 4,79 | |||
Sydkorea | 4,70 | |||
Schweizisk | 3.03 | |||
Sydafrika | 2,91 | |||
UK | 2.83 | |||
Portugal | 2.82 | |||
Taiwan | 2,60 | |||
Polen | 1,78 | |||
Ukraine | 1.56 | |||
Norge | 1.44 | |||
Bulgarien | 1.40 | |||
Rusland | 1,38 | |||
Australien | 1.34 | |||
Belgien | 1.31 | |||
Luxembourg | 1.30 | |||
Tjekkiet | 1.17 | |||
Iran | 1.04 | |||
Slovakiet | 1.02 | |||
Thailand | 1,00 | |||
Argentina | 0,97 | |||
Litauen | 0,90 | |||
Grækenland | 0,70 | |||
Filippinerne | 0,68 | |||
Serbien | 0,64 | |||
Marokko | 0,46 | |||
Datakilde: International Hydropower Association. |
Dette afsnit sammenligner kraftværker med hensyn til deres kraft. Det nævner ikke den samlede lagringsenergi, et vigtigt kriterium, men sjældent leveret af sædvanlige kilder.
I 2019 er de lande, der er bedst udstyret med pumpe / turbineffekt:
Det mest kraftfulde pumpeanlæg i verden er det i Bath County (3.003 MW ) i USA i Virginia ; det efterfølges af to kinesiske kraftværker: Huizhou (2.448 MW ) og Guangzhou (2.400 MW ).
Europa har 12 af de 50 største Renseanlæg i verden:
Kina har sat sig som mål at nå op på mere end 40 GW pumpet lager inden 2020 for at kompensere for intermitteringen af de mange vind- og solenergianlæg under opførelse; 60 GW er under opførelse eller under udvikling, og National Energy Administration håber at nå en installeret kapacitet på 90 GW inden 2025.
I 2020 skulle den japanske centralbygning Kannagawa tage 2 e verden med 2820 MW .
Mellem 2014 og 2020 er der planlagt omkring 60 projekter for 27 GW i Europa, især i Spanien og i de tre alpine lande, der planlægger at tilføje 11 yderligere GW (4 GW i Tyskland, 3,5 GW i Østrig og 3,5 GW i Østrig og 3,5 GW i Østrig). GW i Schweiz).
I Frankrig er EDF begyndt at renovere to WWTP'er:
Potentialet ville stadig være 6.000 MW , inklusive 2.500 MW i Savoie alene, men den forestående konkurrence om indrømmelser bremser EDFs investeringer. Omkostningerne ved forbindelse til netværket , problemer med accept af lokale beboere, lovgivningsmæssige begrænsninger og muligheden for konkurrence fra elektrokemiske batterier er alle hindringer for nye projekter.
Havvandspumpede lagerkraftværksprojekter er blevet foreslået siden starten af opførelsen af havmølleparker . For at kompensere for den intermitterende produktion af vindmøller er det nødvendigt at tilføje lagerkapacitet for den overskydende elektricitet, der produceres i perioder med stærk vind for at bruge den i perioder med svag vind eller høj efterspørgsel; pumpekraftværker er den ideelle løsning til at opnå dette lager. For at minimere transmissionstab og forstyrrelser i elnettet som følge af stærke udsving i produktionen af vindmøller er det ønskeligt at opføre sådanne anlæg så tæt som muligt på vindmølleparker, derfor ideen om at opføre reservoirer øverst på klipperne og kraftværker ved foden af disse klipper.
Et sådant anlæg blev bygget i Japan på øen Okinawa i 1999 med et gennemsnitligt fald på 136 meter og en turbinkapacitet på 30 MW anvendelig i otte timer, men blev lukket efter et par års drift .
I Frankrig er flere undersøgelser blevet brugt til at identificere potentialet ved kysten ved Kanalen og Bretagne, hvilket synes interessant. Et dusin lokaliteter opfylder kriterierne for konkurrenceevne: fald på omkring hundrede meter mellem havet som et lavt reservoir og et reservoir på 1 til 2 km 2 beliggende væk fra landsbyerne på en klippe, installeret kapacitet på 1 til 2 GW til en investering på omkring to milliarder euro svarende til eksisterende bjerg-renseanlæg. EDF estimerer potentialet for marine WWTP'er til 5.000 MW , inklusive et i Guadeloupe og et i Réunion. Et detaljeret projekt er blevet gennemført af ENSEEIHT , som konkluderer med projektets tekniske gennemførlighed, dets reducerede miljøpåvirkning, men dets manglende rentabilitet under nuværende forhold, en konklusion, som dog kan ændre sig hurtigt med de stigende omkostninger ved de begrænsninger, der er forårsaget. ved at integrere produktionen af vindmøller i netværket.
I Belgien sigter et kunstigt øprojekt mod at opbevare den energi, der produceres af vindmølleparker i Nordsøen , i et modsat mønster som for klima-renseanlæg: vand fra en brønd i centrum af øen ville blive pumpet for at lagre den overskydende energi , så ville havvand blive turbineret og fylde brønden i perioder med lav vind eller stor efterspørgsel.
Den hydro-vindkraftværk El Hierro , på den mindste ø i Canary øhav , som ligger ud for Marokkos kyst, er et eksempel på et system, der kombinerer vindmøller og pumpes opbevaring i en tilgang rettet mod selvstændighed. I el. Fem vindmøller og to bassiner er forbundet med rør over et fald på 700 m , hvilket giver 11,5 megawatt til 10.000 indbyggere. Den energi, der produceres af vindmøllerne, der overstiger efterspørgslen, lagres for at levere netværket i faser af mangel på vind. I 2016 dækkede "hydro-vind" anlægget i gennemsnit 41% af øens elbehov; dækningsgraden nåede 100% i 500 timer eller 5,7% af året.
Leif-Erik Langhans, Ruhr Universitet i Bochum , studerede et system af vindmøller koblet til et hydraulisk kraftpumpelager . Den overskydende vindenergi bruges til at bringe vand til et forhøjet bassin; denne vandreserve er turbineret til at producere elektricitet i perioder med svag vind eller stor efterspørgsel .
Mange ideer lanceres, især i Tyskland:
Markedet domineres af tre store aktører, der tegner sig for 80% af produktionen, men som står over for stigende konkurrence fra virksomheder i Sydkorea og Kina : General Electric vedvarende energi ( USA ) (tidligere Alstom Hydro ), Andritz ( Østrig ) og Voith Hydro ( Tyskland ).
Brugen af små pumpekraftværker er blevet foreslået for at bidrage til energilagring og decentral fleksibel produktion for at integrere intermitterende energier . I praksis har udviklingen af vedvarende energi i Europa, især vindmøller, snarere bidraget til at reducere brugen af eksisterende kraftværker på grund af reduktionen i prisforskellen mellem dag og nat, hvilket er afgørende for at gøre installationerne rentable givet energitabet forårsaget af pumpelagringscyklussen. Denne reduktion i kløften kan imidlertid også delvis tilskrives faldet i kulpriserne og CO 2 -emissionstilladelserne. .
De ministre, der er ansvarlige for energi fra de tre alpine lande (Tyskland, Østrig og Schweiz), mødes den 5. maj 2012, erklærede, at udviklingen af vedvarende energi til fremstilling af energi i fremtiden ikke kunne ske uden en tilsvarende styrkelse af transport- og lagringskapaciteten, og at den eneste store lagringsteknik, der i øjeblikket er tilgængelig, er pumpekraftværker; de er forpligtet til at koordinere deres bestræbelser på at fremme denne teknik . Fagforeningerne i elsektoren i de tre lande har i fællesskab lanceret et initiativ til at fremme pumpelagring og opfordrer regeringerne til at træffe lovgivningsmæssige og skattemæssige foranstaltninger.
Den samlede effektivitet for en pumpelagringsstation er omkring 75–80% sammenlignet med 25-35% for kraft-til-gas-til-effekt-processen .