Den pumpes er en teknikk for lagring av elektrisk energi , som omfatter opp vann fra en elv eller sjø for å lagre den i utjevningsbasseng, hvor produksjon av elektrisk kraft er høyere enn etterspørselen - som er pumpe - og deretter kjerne vann og satt til side for å produsere elektrisk energi når etterspørselen er høy - dette er turbinen. Den deltar i justeringen mellom strømforsyning og etterspørsel .
Denne teknikken ble først brukt i Sveits og Italia på 1890-tallet. I 2019 nådde den globale installerte kapasiteten 158 GW .
Pumpelagringsanlegg kalles også Renseanlegg for “Pumped energy transfer stations”.
Pumpelagring består i å produsere elektrisitet med et vannkraftverk som har det spesielle å være reversibelt. Vannet blir enten hentet fra det øvre reservoaret for å produsere elektrisk energi ( turbin ), eller heves fra det nedre reservoaret til det øvre reservoaret for å øke potensiell energi ( pumping ), noe som gjør det mulig å lagre energi .
En pumpelagringssyklus forårsaker et energitap på omtrent 15 til 30 % .
Pumpet lagring brukes også til mer komplekse bruksområder med flere opphopningsdammer. Når det er overflødig strøm på nettet, brukes det til å pumpe vann fra lagringsdammer i lavere høyder til en i høye høyder. Når etterspørselen etter elektrisitet er større, lagrer demningen i høyere høyde turbiner vannet i dalen og produserer strøm. Vannet blir dermed turbinert et annet sted enn der det pumpes.
Det største pumpelagringskomplekset i Frankrike er Grand'Maison-området i Isère . Den består av to magasiner. Det øvre reservoaret kalt Lac de Grand'Maison , med et nyttig volum på 132 millioner kubikkmeter, og det nedre reservoaret kalt Lac du Verney , med et nyttig volum på 14,3 millioner kubikkmeter.
Det maksimale tilgjengelige volumet er derfor 14,3 millioner kubikkmeter i optimal pumpelagringsdrift. Det er mulig å gå lenger, men med et enkelt turbinregime eller ved å legge til de naturlige bidragene fra Eau d'Olle .
I turbiner er den maksimale elektriske produksjonskraften 1800 MW . Ved denne kraften er “vannforbruket” 216,3 m 3 / s , eller omtrent 0,78 millioner kubikkmeter i timen. I optimal pumpelagringsdrift tar det litt mer enn 18 timer å fylle den nedre innsjøen helt (hvis den var tom) og produsere 33.000 MWh .
Ved pumping er åtte av de tolv gruppene reversible. De er i stand til å stige 135 m 3 / s mot den øvre innsjøen, det vil si litt mindre enn en halv million kubikkmeter i timen, og krever en effekt på 1270 MW (høyere enn produksjonen av en atomenhet). Det tar da litt mer enn 29 timer med pumping for å tømme den nedre innsjøen og forbruke litt mer enn 37.000 MWh .
Den installerte kapasiteten til pumpekraftverk nådde 157 994 MW over hele verden i 2019, inkludert 30 290 MW i Kina (19,2%), 27 637 MW i Japan (17,5%) og 22 855 MW i USA. United (14,5%); disse tre landene står for 51,2% av verdens totalt.
Installert kapasitet for pumpekraftverk i 2019Region |
Total effekt ved utgangen av 2019 ( GW ) |
|||
Øst-Asia og Stillehavet | 68.3 | |||
Europa | 54.9 | |||
Nord- og Mellom-Amerika | 23.0 | |||
Sør- og Sentral-Asia | 7.5 | |||
Afrika | 3.4 | |||
Sør Amerika | 1.0 | |||
Verden | 158 | |||
Hovedland | ||||
Kina | 30.29 | |||
Japan | 27,64 | |||
forente stater | 22.85 | |||
Italia | 7,68 | |||
Tyskland | 6.36 | |||
Spania | 6.12 | |||
Frankrike | 5,84 | |||
Østerrike | 5.60 | |||
India | 4.79 | |||
Sør-Korea | 4,70 | |||
sveitsisk | 3.03 | |||
Sør-Afrika | 2,91 | |||
Storbritannia | 2.83 | |||
Portugal | 2.82 | |||
Taiwan | 2,60 | |||
Polen | 1,78 | |||
Ukraina | 1.56 | |||
Norge | 1.44 | |||
Bulgaria | 1.40 | |||
Russland | 1.38 | |||
Australia | 1.34 | |||
Belgia | 1.31 | |||
Luxembourg | 1.30 | |||
Tsjekkisk Republikk | 1.17 | |||
Iran | 1.04 | |||
Slovakia | 1.02 | |||
Thailand | 1.00 | |||
Argentina | 0,97 | |||
Litauen | 0,90 | |||
Hellas | 0,70 | |||
Filippinene | 0,68 | |||
Serbia | 0,64 | |||
Marokko | 0,46 | |||
Datakilde: International Hydropower Association. |
Denne delen sammenligner kraftverk når det gjelder kraft. Den nevner ikke den totale lagringsenergien, et hovedkriterium, men som sjelden er gitt av vanlige kilder.
I 2019 er de landene som er best utstyrt med pumpe / turbinkraft:
Det kraftigste pumpelagringsanlegget i verden er det i Bath County (3 003 MW ), i USA , i Virginia ; den følges av to kinesiske kraftstasjoner: Huizhou (2.448 MW ) og Guangzhou (2.400 MW ).
Europa har 12 av de 50 største renseanleggene i verden:
Kina har satt seg som mål å nå mer enn 40 GW pumpelagring innen 2020 for å kompensere for intermitteringen av de mange vind- og solkraftverkene som er under bygging; 60 GW er under bygging eller under utvikling, og Energistyrelsen håper å nå en installert kapasitet på 90 GW innen 2025.
I 2020 bør den japanske sentralbygningen Kannagawa ta 2 e verden med 2820 MW .
Mellom 2014 og 2020 er det planlagt rundt 60 prosjekter for 27 GW i Europa, spesielt i Spania og i de tre Alpelandene som planlegger å legge til 11 ekstra GW (4 GW i Tyskland, 3,5 GW i Østerrike og 3,5 GW i Østerrike og 3,5 GW i Østerrike). GW i Sveits).
I Frankrike har EDF begynt å renovere to reningsverk:
Potensialet vil fortsatt være 6000 MW , inkludert 2500 MW bare i Savoie, men den forestående konkurransen om konsesjoner bremser EDFs investeringer. Kostnadene ved tilkobling til nettverket , problemer med aksept av lokale innbyggere, regulatoriske begrensninger og muligheten for konkurranse fra elektrokjemiske batterier er alle hindringer for nye prosjekter.
Sjøvannspumpede lagringskraftverkprosjekter har blitt foreslått siden byggingen av havmølleparker startet . For å kompensere for den intermitterende produksjonen av vindturbiner, er det nødvendig å legge til lagringskapasitet for overflødig strøm produsert i perioder med sterk vind, for å bruke den i perioder med svak vind eller høy etterspørsel; pumpekraftverk er den ideelle løsningen for å oppnå denne lagringen. For å minimere overføringstap og forstyrrelser i strømnettet ved sterke svingninger i produksjonen av vindturbiner, er det ønskelig å bygge slike anlegg så nær vindparkene som mulig, derav ideen om å bygge magasiner på toppen av klippene og kraftverk ved foten av disse klippene.
Et slikt anlegg ble bygget i Japan , på øya Okinawa i 1999 med et gjennomsnittlig fall på 136 meter og en turbinkapasitet på 30 MW brukbar i åtte timer, men ble stengt etter noen års drift .
I Frankrike har flere studier blitt viet til å identifisere potensialet ved kysten av Kanalen og Bretagne, noe som virker interessant. Et dusin nettsteder oppfyller kriteriene for konkurranseevne: fall på rundt hundre meter mellom havet som et lavt reservoar og et reservoar på 1 til 2 km 2 plassert borte fra landsbyene på en klippe, installert kapasitet på 1 til 2 GW for en investering på rundt to milliarder euro, i likhet med eksisterende renseanlegg for fjell. EDF estimerer potensialet for marine Renseanlegg til 5000 MW , inkludert en i Guadeloupe og en i Réunion. Et detaljert prosjekt er utført av ENSEEIHT , som konkluderer med prosjektets tekniske gjennomførbarhet, reduserte miljøpåvirkning, men mangel på lønnsomhet under nåværende forhold, en konklusjon som imidlertid kan endre seg raskt med de økende kostnadene for de begrensninger som er forårsaket. ved å integrere produksjonen av vindturbiner i nettverket.
I Belgia tar et kunstig øyprosjekt sikte på å lagre energien som produseres av vindparker i Nordsjøen , i et motsatt mønster som for klima-renseanlegg: vann fra en brønn i sentrum av øya ville bli pumpet for å lagre overflødig energi , ville sjøvann bli turbinert og fylle brønnen i perioder med lite vind eller stor etterspørsel.
Den hydro-vindkraftverk av El Hierro , på den minste øya i Canary skjærgård , som ligger utenfor kysten av Marokko, er et eksempel på et system som kombinerer vindturbiner og pumpe i en fremgangsmåte som tar sikte på autonomi. I elektrisitet. Fem vindturbiner og to bassenger er forbundet med rør over en fallhøyde på 700 m , og gir 11,5 megawatt for 10 000 innbyggere. Energien produsert av vindturbinene i overkant av etterspørselen lagres for å forsyne nettet i faser av mangel på vind. I 2016 dekket ”hydro-wind” -anlegget i gjennomsnitt 41% av øyas strømbehov; dekningsgraden nådde 100% i 500 timer, eller 5,7% av året.
Leif-Erik Langhans, Ruhr University of Bochum , studerte et system med vindturbiner koblet til et hydraulisk kraftpumpelager . Overskytende vindenergi brukes til å bringe vann til et forhøyet basseng; denne vannreserven er turbinert for å produsere strøm i perioder med svak vind eller høy etterspørsel .
Mange ideer lanseres, spesielt i Tyskland:
Markedet domineres av tre store aktører som står for 80% av produksjonen, men som møter økende konkurranse fra selskaper i Sør-Korea og Kina : General Electric fornybar energi ( USA ) (tidligere Alstom Hydro ), Andritz ( Østerrike ) og Voith Hydro ( Tyskland ).
Bruken av små pumpelagringskraftverk er blitt foreslått for å bidra til energilagring og desentralisert fleksibel produksjon for å integrere intermitterende energier . I praksis har imidlertid utviklingen av fornybar energi i Europa, spesielt vindturbiner, snarere bidratt til å redusere bruken av eksisterende kraftverk på grunn av reduksjonen i prisforskjellen mellom dag og natt, noe som er viktig for å gjøre installasjonene lønnsomme. gitt tap av energi forårsaket av pumpelagringssyklusen. Denne reduksjonen i gapet kan imidlertid også delvis tilskrives fallet i kullpriser og CO 2 -utslipp. .
Ministrene som er ansvarlige for energi fra de tre Alpelandene (Tyskland, Østerrike og Sveits), møter den 5. mai 2012, uttalte at utviklingen av fornybar energi for produksjon av elektrisitet i fremtiden ikke kunne gjøres uten en tilsvarende styrking av transport- og lagringskapasiteten, og at den eneste store lagringsteknikken som for øyeblikket er tilgjengelig, er pumpekraftverk; de er forpliktet til å koordinere sitt arbeid for å fremme denne teknikken . Fagforeningene i elsektoren i de tre landene har i fellesskap lansert et initiativ for å fremme pumpelagring, og oppfordrer myndighetene til regulatoriske og fiskale tilretteleggingstiltak.
Den samlede effektiviteten til en pumpelagringsstasjon er rundt 75–80%, sammenlignet med 25-35% for kraft-til-gass-til-kraft-prosessen .