Подводни помпени ВЕЦ могат да допълват офшорните ветроенергийни ферми и да складират енергия “близо до източника”, установиха норвежки учени (снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи в Норвегия проучват техническия потенциал за прилагане на подводно помпено водноелектрическо съхранение при дълбочина на водата, която не надвишава 2000 метра. Според изследователите, това е обещаваща технология, особено за страните, които имат излаз на море и изграждат големи офшорни ветроенергийни паркове.
Изследователи от университета Kitty Kiellands Hus в Норвегия предложиха да се използва морското дъно за построяване на подводни помпени водноелектрически централи за съхранение на енергия в мащаб – разположени в дълбоки води.
Новата концепция е наречена подводно помпено-водно съхранение. Технологията използва океанско хидростатично налягане за насочване на поток от морска вода към здрав резервоар, разположен на морското дъно. Първоначално резервоарът е пълен с въздух. Разликата в налягането между вътрешната и външната част на резервоара се използва за създаване на воден поток вътре в резервоара.
„Чрез отваряне на клапани, свързващи океана и резервоара, водата започва да навлиза в резервоара. По този начин тя компресира газа в резервоара“, обясняват норвежките учени. „За да заредим системата, помпите изпомпват течността от резервоара. Това води до до разширяване на газа и намаляване на налягането в резервоара, докато достигне първоначалното налягане“.
След като премине през резервоара, водата се прекарва през Пелтонова турбина, която произвежда електрическа енергия. Електричеството може да бъде подадено към електропреносната мрежа или към желания товар.
За да работят, помпите изискват електрическа енергия. В случая тя се доставя от външен източник, като например близка офшорна ветроенергийна система или друг вид местен възобновяем източник. Учените обясняват, че Пелтоновите турбини са най-подходящи за предложената концепция, тъй като те извличат енергия от импулса на движеща се вода.
„От тази гледна точка ниският дебит е за предпочитане, тъй като ще отнеме повече време резервоарът да се напълни при нисък дебит в сравнение с висок дебит,“ поясняват норвежките изследователи.
Учените са използвали комбинация от различни методи, за да оценят потенциалната енергийна плътност на системата, състоянието на заряда и ефективността на турбините при различни работни условия. Техният анализ изключва големи водни дълбочини – такива, надвишаващи 2000 метра, поради високите разходи и сложността на ултрадълбоководното строителство.
„Пригодността на местоположението на ППВЕЦ се определя от комбинация от фактори, включително, но не само, предлагане, търсене, налична или планирана инфраструктура“, обясниха още те.
Анализът показа, че системата може да постигне енергийна плътност 2600 Wh/m³ за съоръжение, разположено на дълбочина 1000 под повърхността на водата.
Новата концепция беше представена в статия, публикувана в Journal of Energy Storage. Значимостта на технологията е голяма, тъй като все по-голяма част от електроенергията от възобновяеми източници се добива именно от офшорни ветроенергийни паркове. Капацитетът им в глобален мащаб достига 72 663 мегавата, по данни от Statista за 2023 година.
Европа е регионът с най-голям брой офшорни ветроенергийни ферми, разположени главно по крайбрежията на Великобритания, Германия, Нидерландия. От друга страна, Азиатско-тихоокеанският район е в процес на изграждане на голям брой съоръжения, като само в Китай те са над 100.
Успоредно със своето проучване на техническите възможности на новия тип съхранение на енергия учените са разработили и карта на всички местоположения по света, които биха били подходящи за ППВЕЦ. Естествено, най-подходящите локации са крайбрежията.
Анализът потвърждава, че европейските крайбрежия са сред най-благоприятните, тъй като предоставят възможности новият тип съоръжения да се изграждат при неголяма дълбочина на водите.