Gepaarte ländliche Staudämme und Supergruben als alternative Batterien

Australien hat immer noch eine große Agrarindustrie (also zwischen den Minen), und alle diese Grundstücke verfügen über Dämme zur Bewässerung von Feldfrüchten und zur Tränkung von Vieh. Rund um die verschiedenen Staudämme gibt es viel Platz. Was wäre, wenn diese Dämme zur Stromerzeugung und -speicherung genutzt werden könnten? Schwimmende Sonnenkollektoren zur Reduzierung der Verdunstung und gepaarte Dämme könnten den Strom für den Betrieb des Gehöfts liefern oder sogar ländliche Städte mit Strom versorgen. Es könnten alternative Batterien sein. (Verwandte Themen: Ist Pumpspeicherkraftwerk die Lösung?)

Die Nutzung der Energie aus fallendem Wasser ist ein altes Konzept. Es ist der Antrieb für die Wollspinnereien in Yorkshire, in denen meine Großmutter Anfang des 20. Jahrhunderts arbeitete, als sie zwölf Jahre alt war. Die Mühlenteiche und die riesigen Wasserräder sind noch vorhanden, funktionieren jedoch nicht mehr. In Zeiten des rasanten Klimawandels ist die gute Nachricht, dass wir neue Einsatzmöglichkeiten für alte Technologien finden.

Dr. Nicholas Gilmore, Dozent für Maschinenbau und Fertigungstechnik an der University of New South Wales, beschloss, die Möglichkeiten des Einsatzes paarweiser ländlicher Staudämme zu untersuchen. Sie können das technische Dokument lesen Hier. Es trägt den eingängigen Titel: „Kontinentale Bewertung der Mikropumpwasser-Energiespeicherung unter Verwendung landwirtschaftlicher Stauseen.“ Dr. Gilmore ist ein Ingenieur, der zukünftige Energiesysteme untersucht.

Auch wenn die relativen Kosten letztendlich ausschlaggebend sein werden, wäre der ideale Standort ein Paar von Dämmen, die nicht zu weit voneinander entfernt sind (500 Meter wurden als am praktischsten erachtet) und deren relativer Höhenunterschied ein Gefälle von mindestens 17 % ergibt. Eine Verbindung mit einem Fluss wäre ebenfalls von Vorteil, aber die meisten australischen Binnenflüsse haben keinen konstanten Durchfluss. Das Wasser müsste die Möglichkeit haben, stromabwärts zu fließen, um eine Turbine anzutreiben. Dann müsste überschüssiger Strom verfügbar sein (wahrscheinlich tagsüber aus Solarenergie), um das Wasser zur Speicherung zurückzupumpen.

Das Forschungsteam ermittelte dass die Dämme groß genug sein müssten, um bei 70 % Füllung 24 kWh zu speichern. Satellitenbilder lokalisierten etwa 30.000 geeignete Paare mit durchschnittlich 30 kWh Energiespeicher. Das sind viele Möglichkeiten – viele davon sollten sich als realisierbar erweisen. Einige dieser Paare überschreiten möglicherweise Grundstücksgrenzen, was einige Verhandlungen erfordert, könnten sich aber dennoch als günstiger erweisen als der Bau neuer Dämme, die Installation großer Batterien oder der Transport von Dieselkraftstoff für Generatoren.

Basierend auf Zahlen eines belgischen Forscherteams erstellten Dr. Gilmore und seine Kollegen ihre Kostenschätzungen und stellten fest, dass ein Einzelpumpengeneratorsystem mit Batterien konkurrenzfähig ist.

Das von den Belgiern verwendete maßgeschneiderte Design verwendet ein einziges Rohr, das zwischen den beiden Gewässern verläuft, und nutzt außerdem eine Pumpe, um das Wasser bergauf zu befördern. Dieselbe Pumpe fungiert im Rückwärtslauf als Generator. Aus seiner Wasserkapazität von 625 Kubikmetern kann es rund 17 Kilowattstunden Strom liefern. Es wird geschätzt, dass dieser einzelne Pumpengenerator pro kWh weniger kostet als Lithiumbatterien.

„Wie jede neue Technologie ist sie irgendwie ineffizient und kann daher in Zukunft noch verbessert werden. Wir bauen sozusagen Pumpen aus anderen Anwendungen zusammen und lassen sie umgekehrt laufen, um Strom zu erzeugen“, sagt Dr. Gilmore. Innovative australische Landwirte lösen seit langem Probleme durch Manipulation und Überlegenheit. Es wird großartig sein zu sehen, wie sie mit dieser Idee eigene Experimente und Forschungen auf dem Bauernhof durchführen.

„Während Haushaltsbatterien sich besser für die Bereitstellung von sofortiger oder zuschaltbarer Energie eignen und höhere Lasten liefern können, haben Mikro-PHEV-Systeme ihre eigenen Stärken“, sagte Dr. Gilmore. „Der Vorteil besteht darin, dass man sehr viel Energie speichern kann [compared with batteries]. Dadurch können Sie die Nutzung Ihres Solarstroms über längere Zeiträume verlängern.“

Aus Gründen der Sicherheit auf dem Bauernhof im dürregefährdeten Australien möchten Landwirte möglicherweise dennoch ihre Dieselmotoren als Ersatz behalten.

Die Australian National University in Canberra untersucht ebenfalls Pumpspeicherkraftwerke als alternative Batterie, konzentriert sich jedoch auf „Super Pits“. Der emeritierte Professor Andrew Blakers vom ANU College of Engineering, Computing and Cybernetics zählt die Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie zu seinen Fachgebieten. In einem aktuellen Artikel sagt er uns: „Die ANU arbeitet derzeit daran, diese Arbeit auf auszuweiten eine Brownfield-Umfrage. Ziel ist es, die Umgebung bestehender Stauseen und Bergbaugruben zu untersuchen, um herauszufinden, ob es möglicherweise einen passenden Stauseestandort gibt, der für die Bildung eines guten Pumpspeicherpaares genutzt werden könnte.“

Das ANU-Team kartiert potenzielle Standorte für den Bau paarweiser Reservoirs in ganz Australien (und weltweit) mit einer Speicherkapazität von mindestens 2 Gigawattstunden. Sehen Sie sich die interaktive Karte an Hier. Einige der Standorte können mehr als 500 GWh speichern. Das ist größer als Snowy 2.0, von dem angepriesen wurde, dass es genug Energie für 3 Millionen Haushalte liefern könne. Bei diesem Tempo gäbe es genug Speicher, um den Bedarf Australiens um das 300-fache zu decken. Diese vielen Optionen bedeuten, dass die besten Websites ausgewählt werden können: „Das ist wirklich gut, weil man extrem wählerisch sein kann“, sagte Professor Blakers.

Alte Minengruben können in Stauseen für Pumpspeicherkraftwerke umgewandelt werden. Davon gibt es in Australien jede Menge. Ein gutes Beispiel ist die 250 MW Pumpspeicherkraftwerk Kidston liegt im hohen Norden von Queensland. Sehen Sie sich das Video hier an.

Entsprechend der Australischer Finanzbericht„Die Tatsache, dass es ein Jahrzehnt gedauert hat, bis das Kidston-Projekt nahezu abgeschlossen war, und erhebliche Steuergelder erfordert, ist auch ein warnendes Beispiel für andere Pumpspeicherprojekte in der Pipeline.“

James Harding, CEO von Genex Power, erzählt AFR: „Dieses Projekt erfüllt alle Kriterien. Wunderschöne Felsstruktur [granodiorite] was die Tunnelbauer lieben. Und die Stauseen sind so nah. Es ist eine sehr kompakte Seite. Wir haben gezeigt, dass es möglich ist. Das ist einer der Vorteile bei der Verwirklichung von Projekten: Man kann daraus lernen und die Leute können daran glauben, dass es machbar ist.“

Professor Blakers hat eine weitere Goldgrube im Auge: „Es gibt einen augenzwinkernden Vorschlag, die Kalgoorlie Super Pit zu nutzen [in Western Australia] wenn sie aufhören, darin nach Gold zu suchen. Das wäre ein fantastischer Standort, da es sich um eine freie Grube mit enormem Volumen handelt. [And] Oben in der Pilbara gibt es ein paar wirklich gute Sehenswürdigkeiten.“

Während Australien von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien umsteigt, hat der Australian Energy Market Operator (AEMO) die Energiespeicherung als den dringendsten Bedarf identifiziert. Möglicherweise haben wir nur ein Jahrzehnt Zeit, um es richtig zu machen. Die Vereinten Nationen und die Tagesnachrichten sagen uns, dass der Klimawandel schnell voranschreitet und schlimmer und tödlicher wird, zum Beispiel Überschwemmungen in Libyen und Waldbrände auf den griechischen Inseln.

AEMO teilt uns mit, dass allein in Australien die Energiespeicherkapazität in den nächsten 27 Jahren um das 17-fache erhöht werden muss. Sie hat groß angelegte Pumpspeicherkraftwerke als notwendige Strategie zur Stabilisierung des Netzes identifiziert. Die von Dr. Gilmores Team vorgeschlagene Mikropumpwasser-Energiespeicherung wird den ländlichen Australiern dabei helfen, Emissionen zu reduzieren und ihre Grundstücke mit Ökostrom zu versorgen, bei der Netzspeicherung wird sie jedoch keine Rolle spielen. Jedes bisschen hilft. „… ich denke, Sicherheit ist ein großes Thema. Die Menschen möchten das Gefühl haben, über eine zuverlässige Stromversorgung zu verfügen“, fügt Dr. Gilmore hinzu.

Selbst Vorstadthaushalte suchen nach Sicherheit, indem sie nicht nur Solarmodule, sondern auch Batterie-Backup-Systeme installieren. Ich habe einen – er lädt meinen Tesla über die Solaranlage auf dem Dach auf, während ich tippe.

Die Kosten für Diesel und seinen Transport zu ländlichen Grundstücken steigen trotz staatlicher Subventionen (ca. 10 %) weiter. Dies könnte Eigentümer ländlicher Grundstücke dazu veranlassen, nach alternativen Batterien für den Betrieb ihrer Unternehmen zu suchen. Der Einsatz von Supergruben für Pumpspeicherkraftwerke wird die Industrie mit Strom versorgen und das Stromnetz einspeisen. Ob groß oder klein, wir brauchen alle Optionen auf dem Tisch, wenn wir von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien umsteigen.