czyli sposób na magazynowanie energii.
Aktualnie na świecie coraz więcej energii elektrycznej wytwarzane jest ze źródeł odnawialnych. Jednak źródła te, takie jak turbiny wiatrowe, wodne, panele fotowoltaiczne nie są źródłami, które dostarczają energię cały czas. Na przykład podczas suszy poziom wód opada nie pozwalając na ciągłą pracę turbin wodnych, wiatr czasem wieje, a czasem nie, słońce świeci zazwyczaj w ciągu dnia… Do tego dochodzi też potrzeba regulacji dostarczania energii do sieci, gdyż średnio w dzień zapotrzebowanie jest większe niż w nocy.
Zatem głównym problemem źródeł energii, w których występuje nadprodukcja staje się jej MAGAZYNOWANIE. Jak więc magazynować tę nadprodukcję?
Teoretycznie znane są zasady magazynowania energii, gdyż wykorzystywane są zarówno w samochodach, telefonach komórkowych (akumulatory), są też tzw. superkondensatory. Jednak żadne z tych urządzeń nie potrafi zgromadzić energii na większą skalę.
Trwają prace, aby wykorzystując najnowsze technologie doprowadzić do tego, aby superkondensatory osiągnęły pojemność pozwalającą na zastąpienie nimi akumulatorów, gdyż np. czas ich ładowania jest o wiele krótszy, a rozładowanie do zera nie powoduje negatywnych skutków. Jednak od procesu koncepcyjnego do finalnego produktu jest jeszcze długa droga.
Natomiast aktualnie funkcjonują rozwiązania, które zupełnie dobrze radzą sobie z magazynowaniem potężnych ilości energii, wykorzystując do tego energię zarówno źródeł odnawialnych, oraz konwencjonalnych wówczas, kiedy jest jej nadprodukcja, a oddając do sieci kiedy jest zapotrzebowanie.
Do takich rozwiązań należy Elektrownia Szczytowo – Pompowa.
Zasada jej działania jest bardzo pomysłowa i wykorzystująca dostępne technologie. Polega na tym, że tworzy się ( lub wykorzystuje naturalnie istniejące ) dwa zbiorniki wodne: górny i dolny. Czynnikiem „magazynującym” energię jest oczywiście woda.
W warunkach nadprodukcji energii, produkowana energia zostaje skierowana do „serca” całego układu, czyli tzw. pompoturbiny, która połączona jest rurami z dolnym i górnym zbiornikiem.
Jest to element, który w zależności od potrzeby staje się albo pompą, albo turbiną.
W przypadku kiedy produkowanej energii jest za dużo, poprzez silnik pompoturbinie nadaje się odpowiedni ruch obrotowy, a jej łopatki pompują rurą wodę z dolnego zbiornika do górnego, czyli jakby ładując akumulator.
Następnie oczekuje się na czas, w którym w sieci będzie zapotrzebowanie na dodatkową porcję energii. Wówczas w pompoturbinie ponownie zmienia się jej ruch obrotowy, oraz geometrię łopatek tak, aby było możliwe produkowanie energii. Woda z górnego zbiornika grawitacyjnie poprzez rurę wraca na łopatki urządzenia pracującego teraz jako turbina, która napędza prądnicę.
Woda wpada z powrotem do dolnego zbiornika, w którym będzie oczekiwała na ponowne wpompowanie na górę w odpowiednim czasie.
W Polsce ta zasada wykorzystywana jest w kilku elektrowniach, m in. w:
– Elektrowni Żarnowiec – 4 turbiny ( 716 MW )
– Elektrowni Porąbka-Żar – 4 turbiny ( 500 MW )
– Elektrowni Żydowo – 2 turbiny ( 100 MW )
– Elektrowni Niedzica – 2 turbiny ( 92 MW )
– Elektrowni Solina-Myczkowce – 2 turbiny ( 64 MW)
Największą na świecie Elektrownią Szczytowo-Pompową jest japońska Kannagawa o mocy 2820 MW.
Natomiast największą w Polsce jest Elektrownia Żarnowiec.
W początkowym okresie elektrownia miała spełniać rolę akumulatora energii dla powstającej w pobliskim Kartoszynie Elektrowni Jądrowej Żarnowiec.
Nawiązując do wyżej opisanej zasady działania warto zobrazować jak duże mogą być zbiorniki górny i dolny. W przypadku Żarnowca są to:
górny zbiornik to Czymanowo – sztuczne jezioro o powierzchni 122 ha i pojemności 13 milionów metrów sześciennych wybudowane w miejscu dawnej wsi Kolkowo. Dolny zbiornik to Jezioro Żarnowieckie
Sprawność tych elektrowni wynosi ok. 70 % (czyli możemy odzyskać 70 % energii którą zużyjemy na wpompowanie i ponowną jej produkcję). Zatem po uwzględnieniu strat energii w czasie działania pompoturbiny i odparowania wody w górnym zbiorniku, elektrownie tego rodzaju raczej są uzupełnieniem energii w sieci, pozwalającym na pracę przy mniejszych obciążeniach głównym klasycznym generatorom energii np.z węgla, czy atomu.
Jednak mają bardzo dużą zaletę, której nie posiadają inne elektrownie – mogą być uruchomione do pełnej produkcji energii w zaledwie kilka minut, co pozwala na szybkie korekty chwilowego zapotrzebowania w sieci. Stąd też są ważnym elementem sieci elektroenergetycznych.
CIEKAWOSTKA: Ponieważ woda nie posiada dużej gęstości, zatem potrzebne są jej bardzo duże ilości, aby magazynować i odzyskiwać energię. Np. jedna tona wody podniesiona na 100 m wysokości, pozwoli w turbinie na wytworzenie energii 0,272 kWh, co da nam możliwość świecenia żarówek o mocy 272 W przez godzinę.
Zapraszamy do obserwowania strony i lektury kolejnych ciekawych artykułów