양수된 수력은 재생 가능 에너지 저장의 대부분을 제공합니다

미국의 온실 가스 배출량을 줄이기 위해 XNUMX년 안에 절반, 바이든 행정부의 목표인 미국은 훨씬 더 많은 태양열 및 풍력 발전과 저렴한 에너지 저장 장치를 많이 필요로 할 것입니다.

풍력과 태양열 발전은 하루 동안 변화하므로 지속적인 전기 흐름을 제공하기 위해서는 에너지 저장이 필수적입니다. 그러나 오늘날의 배터리는 일반적으로 매우 작으며 몇 시간의 전기에 충분한 에너지를 저장합니다. 풍력과 태양열 발전에 더 의존하기 위해 미국은 더 많은 하룻밤과 장기 저장이 필요할 것입니다.

배터리 혁신 동안 많은 관심을 받다, 1920년대부터 미국에서 사용된 간단하고 입증된 장기 보관 기술이 있습니다.

라고 불린다 펌핑 된 수력 에너지 저장. 여기에는 저장을 위해 한 저수지에서 다른 저수지로 물을 위로 펌핑한 다음, 전력이 필요할 때 물을 방출하여 터빈을 통해 내리막으로 흐르게 하고 낮은 저수지로 가는 도중에 전기를 생성합니다.

두 가지 유형의 양수식 수력 발전; 하나는 강이 필요하지 않습니다. 이미지 제공 : NREL.

미국에서는 수력발전이 강에 미치는 영향에 대한 우려 때문에 양수식 수력 저장을 간과하는 경우가 많습니다. 그러나 많은 사람들이 깨닫지 못하는 것은 최고의 수력 저장 시설의 대부분이 강에 있지 않다는 것입니다.

우리가 만든 세계 지도책 폐쇄 루프 양수 수력 시스템(강을 포함하지 않는 시스템)의 잠재적 부지를 조사했으며 미국에서 잠재력이 좋은 35,000개의 쌍을 이루는 부지를 찾았습니다. 우리가 위성으로 찾은 이들 부지 중 다수는 험난한 지형에 있고 지질학적, 수문학적, 경제적, 환경적 또는 사회적 이유로 부적합할 수 있지만, 우리는 단지 수백 개의 부지만이 필요한 것으로 추정합니다. 100% 재생 가능한 미국 전력 시스템 지원.

풍력과 태양열이 장기 저장이 필요한 이유

제대로 작동하려면 전력망이 들어오는 전력 공급과 전력 수요를 실시간으로 일치시킬 수 있어야 합니다. 그렇지 않으면 부족이나 과부하가 발생할 위험이 있습니다.

여러 기술이 있습니다 그리드 관리자는 풍력 및 태양열과 같은 다양한 소스와의 균형을 유지하는 데 사용할 수 있습니다. 여기에는 주간 고전압 송전선을 통한 전력 공유, 수요 관리, 에너지 저장 사용이 포함됩니다.

호주의 Kidston 양수 수력 프로젝트는 저수지로 오래된 금광을 사용합니다. 이미지 제공 제넥스 파워

가정, 발전소 및 전기 자동차에 배치된 배터리는 최대 몇 시간의 에너지 저장 시간에 선호됩니다. 그들은 태양이 머리 위에 있을 때 태양열 발전의 상승을 관리하고 저녁에 전력 수요가 최고조에 달할 때 방출하는 데 능숙합니다.

반면에 양수된 수력은 배터리보다 더 크고 더 오래 저장할 수 있으며 이는 풍력 및 태양열이 지배하는 전기 시스템에 필수적입니다. 또한 야간 및 장기 보관에 더 저렴합니다.

강 외 양수 수력 에너지 저장

2021년 미국은 양수 수력발전소 43개 운영 의 총 발전 용량으로 약 22기가와트 553기가와트시의 에너지 저장 용량. 그들은 국가의 유틸리티 규모 스토리지의 93%를 차지합니다. 전 세계적으로, 펌핑된 수력의 몫 에너지 저장의 더 높다 — 약 에너지 저장량의 99%.

펌프 수력 프로젝트 논쟁의 여지가있다., 특히 강에 댐이 포함될 때 새 저수지를 만들기 위해 땅을 범람하고 생태계에 영향을 줄 수 있습니다.

강 대신 한 쌍의 기존 호수 또는 저수지를 사용하는 폐쇄 루프 시스템을 만들면 새로운 댐이 필요하지 않습니다. 예를 들어, 켄터키 주 벨 카운티에서 계획된 프로젝트는 다음을 사용합니다. 오래된 탄광 광산. 약간의 추가 토지 전송선을 제외하고 필요합니다.

콜로라도 주 캐슬 록(Castle Rock) 근처의 펌핑 수력 발전과 짝을 이룰 가능성이 있는 강 외 저수지 지도의 예. 이미지 제공 : 앤드류 블래 이서 스, CC BY 라이센스.

강 밖의 양수 수력 시스템은 고도 차이가 200~800미터(약 650~2,600피트)이고 파이프나 터널로 연결된 수 마일 떨어진 한 쌍의 저수지로 구성됩니다. 저장소는 새 것일 수도 있고 사용할 수도 있습니다. 오래된 광산 사이트 or 기존 호수 또는 저수지.

화창하거나 바람이 부는 날에는 물이 상부 저수지로 펌핑됩니다. 밤에는 물이 터빈을 통해 역류하여 저장된 에너지를 회수합니다.

고도차가 250미터(600피트)이고 깊이가 1,969미터(20피트)인 한 쌍의 65에이커 저수지는 24기가와트시의 에너지를 저장할 수 있습니다. 즉, 시스템은 1시간 동안 24기가와트의 전력을 공급할 수 있으며, 인구 XNUMX만 도시에 충분.

물은 XNUMX년 이상 동안 상부 저수지와 하부 저수지 사이를 순환할 수 있습니다. 증발 억제제 — 습한 공기를 가두기 위해 물 위에 떠 있는 작은 물체 — 물 증발을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 전체적으로 100% 재생 가능한 전력 시스템을 지원하는 데 필요한 물의 양은 약 3인당 하루 XNUMX리터, 아침 샤워 20초에 해당합니다. 이것은 십분의 일 미국 화석 연료 발전소의 냉각 시스템에서 하루에 XNUMX인당 증발되는 물의 양.

100% 재생 에너지를 지원하는 스토리지

미국에서 최근 몇 년 동안 거의 필요하지 않은 양수식 저장고가 건설되었지만, 상황이 바뀌고 있습니다.

2020년에는 약 사분의 삼 건설된 모든 새로운 전력 용량 중 태양광 발전이나 풍력 발전이 있었습니다. 비용이 감소하여 많은 지역에서 건설하는 것이 더 저렴합니다. 화석 연료보다

호주는 태양열 및 풍력 설치 XNUMX인당 미국보다 XNUMX배 빠르며 이미 대용량 저장 장치. 그것은이 두 시스템 공사중 전 세계의 모든 유틸리티 배터리를 합친 것보다 더 많은 에너지 저장 장치를 갖도록 설계되었습니다. 다른 XNUMX개는 진지하게 고려 중입니다. 아무도 강에 새로운 댐을 포함하지 않습니다. 연간 운용 비용이 저렴하고 작동 유체가 배터리 화학 물질이 아닌 물입니다.

전기를 재생 가능 에너지로 전환한 다음 차량과 난방에 전기를 공급하면 대부분의 인간에 의한 온실 가스 배출을 제거할 수 있습니다. 미국은 이를 돕기 위해 강가에서 양수된 수력 저장에 대한 막대한 잠재력을 가지고 있으며 풍력과 태양열 발전이 확장됨에 따라 이를 필요로 할 것입니다.

기사 제공 보존 (CC 라이센스).
By 앤드류 블래 이서 스, 빈 루및 매튜 주식

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출처: https://cleantechnica.com/2022/01/20/pumped-hydro-provides-vast-majority-of-energy-storage-for-renewables/