Nowoczesna energetyka nie opiera się tylko na produkcji energii. Obecnie, równie dużym wyzwaniem jest magazynowanie energii. Czy energię można trzymać w wiaderku? Jak działa elektrownia szczytowo-pompowa? Dowiedz się!
Elektrownia szczytowo-pompowa jest elektrownią wodną, wykorzystującą spadek wody do produkcji energii. Pęd strumienia wody porusza turbiny, które za pomocą prądnic tworzą napięcie i zasilają sieć. W przypadku spadku wody warunkowego grawitacyjnie, poprzez naturalny kształt terenu, sprawa jest oczywista. Jednak, jaki ma sens zużycie energii na wpompowywanie olbrzymich ilości wody, tylko w celu ich późniejszego spuszczenia? Zakładając, że nie ma strat energii (co oczywiście jest nieosiągalne), uzyskamy tylko tyle energii, ile włożyliśmy w cały proces. Pozornie, całe przedsięwzięcie wydaje się bez sensu.
By zrozumieć ideę elektrowni szczytowo-pompowych potrzebny jest szerszy kontekst. W całym miksie energetycznym pełnią bardzo ważną rolę magazynów energii. “Nadwyżka mocy” w sieci jest niepożądana w podobny stopniu, co jej deficyt. W przypadku, w którym produkujemy więcej energii niż zużywamy (np. w słoneczne i wietrzne dni, kiedy OZE dostarczają jej bardzo dużo) możemy ją eksportować do innych krajów lub magazynować.
Energii niestety nie da się odłożyć w szufladzie biurka “na później”, ponieważ charakteryzuje ona stan układu fizycznego, zdolność do wykonywania pracy [1]. Nie można jej dosłownie przechowywać, ale można przekształcać, transformować. Akumulatory zamieniają energię elektryczną w chemiczną (i odwrotnie). Istnieją również magazyny energii w postaci ciepła [2]. Elektrownie szczytowo-pompowe wykorzystują energię potencjalną grawitacji jako tę “szufladę w biurku”. W przypadku nadwyżki energii, wpompowuje się wodę nadając jej energię potencjalną. Kiedy jest większe zapotrzebowanie na energię (np. w nocy) wpompowaną wodę spuszcza się. Energia potencjalna, przekształca się w kinetyczną (i cieplną [3]), następnie w energię kinetyczną ruchu obrotowego turbiny wodnej, aby ostatecznie przekształcić się w energię elektryczną.
Do zadań elektrowni szczytowo-pompowej należą:
- Łagodzenie krzywej obciążenia dobowego;
- Pokrywanie nagłych ubytków i występujących przyrostów mocy w systemie;
- Optymalizowanie pracy krajowego systemu elektroenergetycznego przez prowadzenie szybkiej i stałej regulacji mocy czynnej dostarczanej do systemu;
- Regulowanie rozpływów mocy biernej w systemie (regulacja napięcia), a przede wszystkim utrzymywanie wysokiego współczynnika dyspozycyjności ogólnej elektrowni;
Czy w Polsce istnieje elektrownia szczytowo-pompowa?
Tak. Największa taka konstrukcja znajduje się w miejscowości Czymanowo w województwie pomorskim. Składa się z czterech turbin o mocy 179 MW każda, łączących jezioro Żarnowieckie ze sztucznie wybudowanym zbiornikiem położonym 126 m n. p. m. o łącznej objętości 13,8 milionów metrów sześciennych. Maksymalna różnica poziomów tafli wody w zbiorniku wynosi 16 m, a w j. Żarnowieckim 1 m. Elektrownia przechowuje rocznie 1,1 TWh energii. Oprócz tego, istnieje jeszcze 5 elektrowni: EW Porąbka-Żar 500 MW, ZEW Solina-Myszkowce 200 MW, EW Żydowo 167 MW, EW Nidzica 92 MW, EW Dychów 90 MW. Często w sąsiedztwie elektrowni szczytowo-pompowych są zlokalizowane inne źródła energii, takie jak plantacje fotowoltaiczne i farmy wiatrowe.
Największa tego typu elektrownia w Europie znajduje się w szwajcarskich Alpach. Nant de Drance [4] została uruchomiona w czerwcu 2022 roku. Ma moc 900 MW i może magazynować aż 20 GWh energii. Pełni również rolę akumulatora energii dla elektrowni jądrowej w Gösgen.
[1] ενεργεια (energeia) od ἔργον (ergon) „praca”
[2] https://polarnightenergy.fi/technology
[3] Każdy z czytelników, który ma szczęście mieszkać w romantycznych rejonach Walii lub Szkocji, może bez wątpienia potwierdzić moje eksperymenty, jeśli zmierzy temperaturę wodospadu na górze i na dole. Jeśli moje wyniki są prawidłowe, spadek wody musi wytworzyć ciepło 1° dla różnicy wysokości 817 stóp; dlatego temperatura Niagary wzrośnie o 1/5 stopnia w wyniku spadku o 160 stóp. – James Joule, (J. G. Małecki, “Termodynamika”)
Biznes Energia
Biznes Energia to zespół z wieloletnim doświadczeniem w branży energetycznej. Zajmujemy się sprzedażą energii i gazu sieciowego. Do współpracy partnerskiej wybraliśmy rzetelnego i pewnego sprzedawcę energii elektrycznej i gazu, jakim jest Axpo Polska.
Kontakt
- Biuro: 80-386 Gdańsk, ul. Lęborska 3b
- kontakt@biznesenergia.pl
+48 22 122 02 02
Copyright © 2023. Wszelkie prawa zastrzeżone.