Wie Berge Berge sauberer Energie speichern könnten

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Neues Tool schätzt die Kosten für den Bau neuer Pumpspeicherkraftwerke zur Unterstützung eines sauberen Energienetzes

Berge – könnten bald jede Menge saubere Energie speichern. Diese vertikal gesegneten Orte sind ideale Orte für eine etablierte Form der Energiespeicherung, die immer mehr Beachtung findet: Pumpspeicherkraftwerke.

Während das Land auf ein sauberes Stromnetz umsteigt, suchen Forscher nach den besten Möglichkeiten, Energie zu speichern, um sie zu nutzen, wenn der Wind nachlässt, Wolken die Sonne verdecken und das Netz einen Schub benötigt. Einige Experten hoffen, bessere Batterien zu entwickeln, wie etwa die beliebten Lithium-Ionen-Batterien, die Elektroautos antreiben. Aber Batterien sind wie Geparden – sie laufen oft am besten auf kurzen Strecken. Pumpspeicherkraftwerke Möglicherweise handelt es sich um eine ältere Technologie, aber wie wir Ausdauerläufer können sie ihre Konkurrenz überdauern, indem sie Energie oft acht bis zwölf Stunden oder länger am Stück speichern. Batterien im Versorgungsmaßstab sind oft zu teuer, wenn sie für die Speicherung von mehr als vier Stunden Energie ausgelegt sind.

„Pumpspeicher-Wasserkraft ist vielleicht die vielversprechendste Energiespeicherlösung, die wir haben, um den enormen Ausbau zu erreichen, der für die Verwirklichung eines sauberen Stromsektors erforderlich ist“, sagte Daniel Inman, ein Forscher am National Renewable Energy Laboratory (NREL), der die dahinter stehenden wirtschaftlichen Aspekte untersucht Energiespeichertechnologien.

Pumpspeicherkraftwerke sind zur Energiespeicherung auf zwei Reservoirs angewiesen, von denen eines höher gelegen ist. Mit überschüssiger Energie aus Windkraftanlagen, Sonnenkollektoren und anderen Kraftwerken wird Wasser in das oberste Reservoir gepumpt. Wenn das Netz mehr Energie benötigt, um den Bedarf zu decken, wird das Wasser freigesetzt, fließt nach unten und dreht eine Turbine, um sauberen Strom zu erzeugen.

Trotz ihres großen Versprechens wurden seit den 1970er Jahren nur wenige neue Pumpspeicherkraftwerke gebaut – zum Teil, weil diese Technologien oft mit hohen Vorlaufkosten verbunden sind und Stauseen Auswirkungen auf die Umwelt haben können, insbesondere wenn sie an einen Fluss angeschlossen sind. Heute erwägen Investoren eine umweltfreundlichere Option: geschlossene Kreislaufsysteme, die von natürlich fließenden Wasserstraßen getrennt sind.

Aber die jahrzehntelange Lücke seit dem letzten Bau eines Pumpspeicherwerks in den Vereinigten Staaten macht es schwierig vorherzusagen, wie viel Anlagen mit geschlossenem Kreislauf kosten könnten, insbesondere für Personen und Organisationen, die nicht viel Erfahrung mit dem Bau dieser Art von Anlagen haben. Und das bedeutet, dass Entwicklern und Netzplanern die Daten fehlen, die sie benötigen, um fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, wie viele neue Anlagen das Land zur Unterstützung seines sich entwickelnden Netzes bauen könnte oder sollte.

Aus diesem Grund hat Inman – zusammen mit den NREL-Forscherkollegen Stuart Cohen, Vignesh Ramasamy und Evan Rosenlieb – ein neues Kostenschätzungstool Damit können die potenziellen Bau- und Arbeitskosten bewertet werden, die mit Pumpspeicherkraftwerken mit geschlossenem Kreislauf verbunden sind.

Pumpspeicherkraftwerke sind die größte Quelle für Energiespeicherkapazitäten im Netzmaßstab in den Vereinigten Staaten. im Jahr 2022 etwa 96 % ausmachen. Und doch wurde laut Inman die Pumpspeicherkraft mit geschlossenem Kreislauf im letzten Jahrzehnt übersehen, obwohl die Technologie die Ökosysteme besser schützt als die meisten herkömmlichen Anlagen mit offenem Kreislauf (solche, die entlang von Flüssen gebaut werden). Pumpspeicherkraftwerke sorgen auch für Netzträgheit: Wenn ein Stromausfall vorübergehend ausfällt, drehen sich die großen Turbinen einer Anlage weiter und helfen so, die Stromlücke zu schließen.

Zuvor, im Jahr 2017, Forscher der Australian National University veröffentlichte ein grundlegendes Kostenschätzungstool für Pumpspeicherwasserkraft. Während ihr Tool umfassende, generische Kostenschätzungen anhand einiger Kernmerkmale von Pumpspeichersystemen liefert, ist das NREL-Modell weitaus detaillierter. Mit diesem neuen Tool können Benutzer ein breiteres Spektrum gewünschter Systemeigenschaften auswählen und unter anderem die lokale Geologie, Arbeitskosten und Inflation berücksichtigen.

„Mit diesem Tool können potenzielle Projektentwickler einen ungefähren Kostenvoranschlag für eine bestimmte Anlage erhalten“, sagte Inman. „Und eine realistischere Kostenschätzung würde es uns ermöglichen, realistischere Ergebnisse der Kapazitätserweiterungsmodellierung zu entwickeln.“

Für Netzplaner könnte dieses Tool ein genaueres Bild davon liefern, wie viele Pumpspeicherkraftwerke in den kommenden Jahrzehnten vernünftigerweise gebaut werden könnten – eine wichtige Kennzahl, um zu verstehen, welche Art von Energiespeicher das zukünftige Netz des Landes haben könnte oder braucht.

Um ein zuverlässiges und belastbares sauberes Stromnetz zu schaffen, wird die Welt wahrscheinlich sowohl Batterien als auch neue Pumpspeicherkraftwerke benötigen. Dank des neuen Kostenschätzungstools von NREL ist es jetzt einfacher denn je abzuschätzen, wie und wo diese beiden Technologien zusammenarbeiten können, um diese Zukunft aufzubauen.

Erfahren Sie mehr über das Kostenschätzungstool für Pumpspeicherkraftwerke von NREL. Und denken Sie daran Abonnieren Sie den NREL-Wasserkraft-Newsletter, Die jetzigeum sicherzustellen, dass Sie kein Wasserkraft-Update verpassen.

Von Caitlin McDermott-Murphy, Energieministerium, NREL