Круонисская гидроаккумулирующая электростанция. Литва. Фото: Wikimedia Commons
Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — специальный вид гидроэлектростанций, которая используется для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.
Они работают по принципу накопления энергии в виде потенциальной энергии воды в верхнем водохранилище и ее преобразования в электрическую энергию в нижнем через турбины и генераторы.
В периоды пикового спроса ГАЭС вырабатывают дорогую пиковую энергию, сбрасывая воду из верхнего водоема в нижний.
Все происходит мгновенно: силовую установку можно вывести из состояния покоя на полную мощность примерно за сотню секунд. Такая гибкость делает эти системы хранения особенно ценными для энергетики.
Гидроэлектроэнергия с гидроаккумулированием позволяет экономить энергию из «прерывистых источников» (таких как солнечная энергия, ветер) и других возобновляемых источников или избыточную электроэнергию из источников постоянной базовой нагрузки в периоды более высокого спроса.
Как работает
Гидроаккумулирующая электростанция использует воду для хранения и выработки энергии. Объект состоит из двух бассейнов на разной высоте. Между собой они соединены напорным валом и подземным помещением, в котором находятся насосы, турбины и генераторы.
Вот как работают гидроаккумулирующие электростанции: вода падает сверху через своего рода огромный водопроводный кран и течет через турбины на пути к нижнему резервуару. Они приводят в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Фото: Wikimedia Commons
Верхний бассейн ГАЭС может быть искусственным или естественным (например, озеро), нижним бассейном часто служит водоем, образовавшийся вследствие перекрытия реки плотиной. Одним из преимуществ ГАЭС является то, что они не зависят от сезонных колебаний стока воды.
Для перекачки воды из нижнего в верхний бассейн используются насосы или оборачиваемые гидроагрегаты, работающие на дешевой электроэнергии, получаемой от других источников в периоды низкого спроса. Чем выше уровень воды в водохранилище, тем выше мощность доступной энергии.
Такая электростанция также применяется для «хранения энергии», генерируемой переменными источниками, такими как солнечная энергия или энергия ветра. Перекачка воды осуществляется, когда вырабатываются солнечная и/или ветровая энергия, которая затем «хранится» в виде потенциальной энергии, заключенной в воде, а затем при необходимости может быть вновь трансформирована в энергию.
В чем польза
По данным Глобальной базы по хранению энергии Министерства энергетики США на гидроаккумулирующие электростанции приходилось около 90% хранимой энергии. Энергоэффективность гидроаккумулирующих хранилищ варьируется от 70% до 80%. Некоторые источники утверждают, что она достигает 87%.
Оптимальное количество гидроаккумулирующих станций делает энергосистему устойчивой и стабильной к магистральным авариям и непредвиденным пиковым потреблениям, внезапным авариям на других генерирующих объектах. Если верхний водоем собирает значительное количество осадков или питается рекой, то такая электростанция может быть чистым производителем энергии, как традиционная гидроэлектростанция.
Распространенность в мире
Сейчас в мире действует около 250 таких электростанций. Например, в Литве это Круонисская гидроаккумулирующая электростанция, которая начала работать в 1992 году.
На первом месте по производству электроэнергии при помощи гидроаккумулирующих электростанций находится Швейцария. В стране такие электростанции вырабатывают более трети всей электроэнергии.
Но из пяти наиболее мощных ГАЭС три находятся в Китае, две в США и одна в Японии. А совокупная мощность таких электростанций США и Японии составляет около 40% суммарной мощности ГАЭС планеты.
Строительство таких систем часто требует серьезных вмешательств в природу и ландшафт, так как необходимо перекрывать реку и затоплять большие участки земли. Чтобы свести к минимуму воздействие на окружающую среду, некоторые электростанции находятся полностью под землей.
Читайте еще:
Германия рассматривает возможность вернуться к атомной энергетике
Солнечная энергетика в Германии: все больше солнца, панелей и инвестиций
