الطاقة الكهرومائية: ما هي الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ؟
الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ - (PSH) أو PHES (تخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ) هو نوع من تخزين الطاقة الكهرومائية يستخدم لموازنة الحمل في أنظمة الطاقة الكهربائية. يتم استخدام المياه التي يتم ضخها من خزان منخفض الارتفاع إلى ارتفاع أعلى لتخزين الطاقة في شكل طاقة جهد الجاذبية. غالبا ما يتم تشغيل المضخات بواسطة فائض منخفض التكلفة من الطاقة الكهربائية خارج الذروة. خلال أوقات ارتفاع الطلب على الكهرباء ، يتم إطلاق المياه المخزنة من خلال التوربينات لتوليد الكهرباء.
كيف تعمل الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ؟
نوع من تخزين الطاقة الكهرومائية هو الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها وتخزينها (PSH). إنه إعداد يحتوي على خزانين للمياه على ارتفاعات مختلفة يمكنهما توليد الكهرباء (التفريغ) عندما تتدفق المياه عبر التوربينات ، والتي تسحب الكهرباء بعد ذلك عندما تضخ المياه إلى الخزان الأعلى (إعادة التغذية).
يمكن تصنيف قدرات الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها على أنها حلقة مفتوحة (حيث يتم توصيل الخزانات بجسم مائي طبيعي على أساس مستمر) أو حلقة مغلقة (حيث لا تكون الخزانات متصلة بجسم مائي طبيعي على أساس مستمر).
في الولايات المتحدة ، يمثل التخزين الذي يتم ضخه 95 في المائة من إجمالي تخزين الطاقة على نطاق المرافق.
يستثمر مكتب تقنيات الطاقة المائية (WPTO) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) في تقنيات وأبحاث التخزين الجديدة التي يتم ضخها لفهم المزايا المحتملة لمرافق التخزين المتقدمة الحالية والمستقبلية وتحديدها كميا. تعمل تقنيات الطاقة المائية بنشاط على تجميع محفظة بحثية لتقييم وتوسيع مساهمة الطاقة الكهرومائية والتخزين بالضخ في مرونة الشبكة وموثوقيتها.
ما مدى كفاءة التخزين المائي للضخ؟
مرافق الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها هي أنظمة تخزين طاقة واسعة النطاق تولد الطاقة باستخدام الجاذبية. خلال مواسم الطاقة منخفضة التكلفة وفترات توليد الطاقة المتجددة العالية ، يتم دفع المياه إلى ارتفاع أعلى للتخزين. عندما تكون هناك حاجة إلى الكهرباء ، يتم إرجاع الماء إلى البركة السفلية ، حيث تولد التوربينات الطاقة. وقد مكنت التحسينات الأخيرة مرافق الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها من الحصول على سرعات متغيرة والعمل في أنظمة الحلقة المغلقة ، مما يسمح لها بأن تكون أكثر استجابة لمتطلبات شبكة الطاقة. على عكس الطاقة الكهرومائية القياسية للتخزين بالضخ ، تعمل الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها ذات الحلقة المغلقة دون توصيلها بإمدادات المياه المتدفقة باستمرار ، مما يسمح باستخدام الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها في المزيد من الأماكن.
يمكن أن تكون الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ أقل تكلفة من الأشكال الأخرى لتخزين الطاقة ، خاصة بالنسبة لتخزين السعة الكبيرة جدا (التي تكافح التقنيات الأخرى لمطابقتها). تتراوح تكلفة تركيب الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها بين 1700 دولار و 5100 دولار لكل كيلوواط ، وفقا لمعهد أبحاث الطاقة الكهربائية ، مقارنة ب 2500 دولار إلى 3900 دولار لكل كيلوواط لبطاريات الليثيوم أيون. خلال دورة كاملة ، تكون الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها للتخزين أكثر من 80٪ فعالة ، ويمكن لمحطات الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها عادة توليد 10 ساعات من الكهرباء ، مقارنة بحوالي 6 ساعات لبطاريات الليثيوم أيون. على الرغم من هذه الفوائد ، فإن مشاريع الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها لها عيب في كونها استثمارات طويلة الأجل: يمكن أن يستغرق كل من السماح والبناء 3-5 سنوات. وقد يردع هذا المستثمرين الذين يفضلون الاستثمارات قصيرة الأجل، وخاصة في سوق متقلبة.
توفر أكبر محطة لتخزين الطاقة المائية في العالم ، وتقع في مقاطعة باث بولاية فرجينيا ، الطاقة لحوالي 750،000 مسكن. تم الانتهاء منه في عام 1985 ولديه إنتاج طاقة يبلغ حوالي 3 جيجاوات.
مزايا وعيوب محطة الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ؟
نحن نشربه ونسبح فيه ونعتمد عليه للبقاء على قيد الحياة ، ولكن هل أدركت أن الماء يولد 16.6٪ من إجمالي الكهرباء في العالم؟ هناك الملايين من السدود في جميع أنحاء العالم ، ولكن القليل منها فقط ينتج الكهرباء الكهرومائية لتشغيل منازلنا وأعمالنا. في حين أن الطاقة الكهرومائية هي مصدر وفير للطاقة القابلة للاستخدام ، إلا أن لها مزايا وعيوب. ألق نظرة على بعض مزايا وعيوب الطاقة الكهرومائية.
إيجابيات الطاقة الكهرومائية
تتمتع الطاقة الكهرومائية بالعديد من المزايا ، بما في ذلك الطاقة المتجددة ، والانبعاثات الصفرية ، وحتى الأنشطة الترفيهية. يمكن أن تكون الطاقة الكهرومائية موضوعا رائعا ومسليا للدراسة. ألق نظرة على بعض مزايا الكهرباء الكهرومائية في القسم التالي.
إنه مورد متجدد
على الرغم من أنك لن تشرب مباشرة من النهر (أو المحيط) في أي وقت قريب ، إلا أن إحدى الفوائد الرئيسية للطاقة المائية هي أن الماء موجود في كل مكان تقريبا ويمكن استخدامه لتوليد الكهرباء. بسبب دورة المياه ، فهي مورد متجدد غير مستنفد ، مما يسمح لنا بتوفير موارد محدودة وغير متجددة لأغراض أخرى.
الطاقة الكهرومائية هي أيضا مورد قيم لأنها توفر للبلدان المزيد من الاستقلال في مجال الطاقة. وقد يساعد انخفاض الطلب على مصادر الوقود الأجنبية البلدان التي تكافح من أجل الحصول على البنزين من مصادر دولية على تقليل الصراع وتحسين المخاوف الاقتصادية. بدلا من ذلك ، يمكنهم استخدام الطاقة المائية لتوليد طاقة محلية نظيفة.
انها جيدة للبيئة
على الرغم من أن لها عيوبا كبيرة ، إلا أن الطاقة الكهرومائية هي واحدة من أكثر المصادر الحميدة بيئيا لإنتاج الطاقة التي يمكن الوصول إليها اليوم. فهي لا تستهلك الوقود الأحفوري أو تنبعث منها انبعاثات خطرة، كما أنها توفر إمدادات متسقة من الطاقة النظيفة. لذا ، ما الذي لا يعجبك في ذلك؟ في حين أن السدود يمكن أن يكون لها تأثير بيئي كبير ، فإن التلوث الوحيد الذي تسببه هو أثناء البناء. لا توجد انبعاثات كربونية تنتج أثناء توليد الطاقة.
إنه موثوق به وعالي الكفاءة
واحدة من أهم مزايا الطاقة الكهرومائية هي أنها واحدة من أكثر مصادر الطاقة كفاءة في العالم. ضع في اعتبارك أن الطاقة الشمسية فعالة بنسبة 30-36 في المائة فقط في أحسن الأحوال ، وطاقة الرياح فعالة بنسبة 25-45 في المائة فقط في أحسن الأحوال ، وطاقة الفحم فعالة بنسبة 33-40 في المائة فقط في أحسن الأحوال. كل هذه الأساليب باهتة بالمقارنة مع الطاقة المائية ، التي تحول المياه إلى كهرباء بمعدل يصل إلى 90٪ من الكفاءة.
نظرا لأن تدفق المياه لا ينقطع إلا للإصلاحات والصيانة والترقيات المنتظمة ، فإن الطاقة الكهرومائية لديها وقت توقف ضئيل أو معدوم. الطاقة الشمسية ، من ناحية أخرى ، تقلل من الإنتاج مع غروب الشمس ، في حين أن طاقة الرياح مفيدة فقط إذا كان هناك نسيم مستمر.
انها آمنة
كانت السدود التي تخلق الطاقة الكهرومائية آمنة نسبيا مقارنة بالعديد من الأشكال الأخرى لإنتاج الطاقة على مر السنين. غالبية الأعطال أو المشاكل التي نشأت في السدود القديمة هي نتيجة لسوء البناء وانخفاض متطلبات السلامة. فائدة أخرى للطاقة الكهرومائية في هذه الظروف هي أنها لا تتطلب أي وقود قابل للاحتراق ، مما يقلل من المخاطر المرتبطة بالوقود الأحفوري أو الطاقة النووية.
انها مرنة
الطاقة الكهرومائية ، على عكس أنواع الطاقة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو الرياح أو الفحم ، ثابتة. يمكن بسهولة تغيير تدفق المياه المستخدمة لتوليد الطاقة لتلبية الطلب. ونتيجة لذلك ، يمكن الوصول إلى الكهرباء فقط عندما تكون مطلوبة ، مما يقلل من هدر الطاقة.
إنه رائع للاستخدام الترفيهي
وأخيرا ، عادة ما تؤدي السدود إلى تكوين خزانات. إذا كنت تعيش بالقرب من خزان أو سبق لك أن رأيت واحدا ، فأنت تعلم أنها في الأساس بحيرة من صنع الإنسان حيث يذهب الناس لصيد الأسماك وركوب القوارب والسباحة وركوب الأمواج شراعيا وغيرها من الأنشطة. هناك حتى بعض الخزانات المعروفة ، مثل بحيرة ميد ، التي شكلها سد هوفر.
تتمتع الطاقة الكهرومائية بالعديد من المزايا ، بما في ذلك استقلال الطاقة والقدرة على توفير مصدر طويل الأجل للطاقة.
انها اقتصادية
على الرغم من أن التكلفة الأصلية يمكن أن تكون مرتفعة ، إلا أن تكلفة الصيانة وتعويض الموظفين غير مكلفة نسبيا بعد تشغيل السد الكهرومائي وتشغيله. بالإضافة إلى ذلك ، على عكس الوقود الأحفوري التقليدي والوقود المستورد ، فإن سعر المياه لا يتقلب. وقد توفر السدود الكهرومائية على البلدان الكثير من المال، ويمكن لبعض البلدان، مثل باراغواي، أن تستمد كل ما لديها من كهرباء تقريبا.
إنها أداة أساسية للتنمية
وتتمثل إحدى فوائد الكهرباء الكهرومائية، بصرف النظر عن كونها مصدرا وفيرا للكهرباء، في أنها أداة فعالة وأساسية لتوسيع المجتمعات الجديدة والراسخة على حد سواء.
وقد تحقق محطات الطاقة الكهرومائية ذلك بعدة طرق. فبادئ ذي بدء، يمكنها توفير كمية كبيرة من الكهرباء للمجتمعات المحلية، حتى تلك البعيدة. ويمكنها أيضا توفير الدافع لبناء الطرق السريعة، وجذب مجموعة متنوعة من الشركات، وزيادة التجارة الشاملة. كل هذه المزايا تساهم في نوعية الحياة العامة للسكان عندما يستخدمون هذا النوع من الطاقة.
وعلاوة على ذلك، تعزز الطاقة الكهرومائية التنمية المستدامة، مما يعني أنها لن تحد من قدرة الأجيال المقبلة على تلبية مطالبها الفريدة.
سلبيات الطاقة الكهرومائية
الجوانب السلبية للكهرباء الكهرومائية هي النقيض القطبي لكل هذه المزايا. يجب أن نزن إيجابيات وسلبيات الطاقة الكهرومائية من أجل فهم تأثير أعمالنا عند تطوير حلول الطاقة المستدامة. فيما يلي بعض أبرز عيوب الطاقة الكهرومائية.
تشريد الناس
لا تدفع الخزانات الحيوانات خارج موائلها الطبيعية فحسب ، بل تدفع الناس أيضا إلى الخروج. يمكن أن يكون لمساوئ الطاقة الكهرومائية تأثير كبير على المجتمعات. قد يضطر الأشخاص الذين عاشوا في منطقة ما طوال حياتهم إلى الانتقال ، وفي حين يتم تعويضهم عادة عن نقلهم ، إلا أن ذلك لا يعوضهم عن الخسائر التي تكبدوها.
لقد طمست السدود المدن والبلدات والقرى، فضلا عن تشريد الثقافات المحلية. وعندما يرفض السكان الانتقال بسبب التنمية، يتم إجلاؤهم أحيانا من منازلهم تحت تهديد العنف.
وفي إحدى الحالات، قتل 369 من المايا في غواتيمالا في عام 1982 بعد أن رفضوا مغادرة منازلهم لبناء سد تشيكسوي. وقد أدت السدود إلى نزوح ملايين الأشخاص على مر السنين، مما أجبرهم على اقتلاع حياتهم وأسرهم.
كما أن بناء منشأة للطاقة الكهرومائية يزيد من خطر الفيضانات على المرتفعات المنخفضة. أولئك الذين يعيشون في المرتفعات المنخفضة قد تتأثر حياتهم بشكل كبير ، وربما بشكل دائم ، إذا تم إطلاق تيارات مائية قوية من السد.
انها مكلفة
الجانب السلبي الآخر للطاقة الكهرومائية هو الاستثمار الأولي اللازم لبناء سد. على الرغم من انخفاض تكاليف التشغيل ، فإن الوقت الذي يستغرقه السد لدفع ثمن نفسه يختلف اختلافا كبيرا. يستغرق بناء بعض السدود من 2 إلى 5 سنوات ، بينما يستغرق بناء البعض الآخر وقتا أطول بكثير ، مثل سد إيتايبو في البرازيل وباراغواي ، مما يؤدي إلى ارتفاع النفقات. استغرق بناء سد إيتايبو 18 عاما و 18 مليار دولار بشكل عام.
وقد كلف بناء السدود ما يقدر بنحو 2000 مليار دولار في جميع أنحاء العالم خلال 1950s ، مع متوسط تأخير البناء بنسبة 44 ٪ وتقديرات مبالغ فيها من حيث التكلفة بنسبة 96 ٪. التأخير أو الإفراط في الإنفاق يجعل من الصعب استرداد الأموال التي أنفقت على بناء السد.
له تأثير بيئي
ولعل الأثر البيئي للطاقة الكهرومائية هو أهم جانب سلبي لها. السدود لديها القدرة على إلحاق الضرر أو تعطيل النظام البيئي على حد سواء المنبع والمصب أثناء عملية البناء. لبناء سد ، يجب بناء طرق وخطوط كهربائية إضافية ، مما يتسبب في اضطراب بيئي. غالبا ما تخلق السدود خزانات ، والتي تغمر مساحات شاسعة وتستغني عن الموائل الطبيعية. عندما تغمر السدود المناطق ، فإنها تولد مناطق من المياه الساكنة أو الراكدة ، مما يقتل النباتات ويتسبب في تحللها ، مما ينبعث منه غازات الدفيئة. هذا صحيح بشكل خاص في المناخات الاستوائية والرطبة.
يمكن أن تعيق السدود هجرة الأسماك بشدة ، خاصة بالنسبة لأنواع مثل السلمون التي تعتمد على الأنهار للتكاثر. يمكن للسدود حتى تغيير الإشارات البيولوجية التي تخبر الأسماك بمكان الهجرة عندما يحين الوقت. وقد حاولت بعض السدود معالجة هذا العيب في الطاقة الكهرومائية عن طريق بناء سلالم الأسماك أو مصاعد الأسماك لمساعدة الأسماك المهاجرة في الوصول إلى مناطق التفريخ الخاصة بها.
جودة المياه هي العيب البيئي النهائي للطاقة الكهرومائية في قائمتنا. تقيد السدود تدفق المياه ، مما يؤثر على مستويات الأكسجين في الماء. يمكن أن يكون انخفاض مستويات الأكسجين في اتجاه مجرى النهر نتيجة لانخفاض مستويات الأكسجين خلف السد. تواجه بعض أنواع الأسماك صعوبة في البقاء على قيد الحياة عندما يكون هناك كمية أقل من الأكسجين في الماء ، مما يؤثر على موائل الأنهار.
يمكن أن تؤثر زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان في محطة الطاقة الكهرومائية على جميع أنواع الحياة النباتية المائية. يمكن أن يؤدي التلوث المتزايد من غازات الدفيئة هذه إلى تحلل الحياة النباتية تحت سطح البحر ، مما يؤدي إلى تدمير البيئة المحيطة به.
هناك خزانات محدودة
على الرغم من حقيقة أن المياه مورد لا نهائي ، إلا أن الظروف المطلوبة لبناء سد محدودة. هذا عيب في الطاقة الكهرومائية لأنه يعني أنه لا يمكنك فقط بناء سد أينما تريد. في الواقع ، تم بالفعل استخدام معظم الأماكن المناسبة لبناء السدود الكهرومائية. شيء آخر يجب مراعاته هو أنه حتى لو كان الموقع مناسبا لسد كهرومائي ، فقد لا يكون المشروع مربحا بما فيه الكفاية.
انها ليست آمنة دائما
وعلى الرغم من نقص الوقود القابل للاشتعال، فإن السدود تشكل مخاطرها الخاصة. يمكن أن تؤدي الحوادث في موقع العمل ، وكذلك فشل السد ، إلى إصابة أو وفاة. أثناء بناء سد هوفر ، توفي 112 شخصا ، ووقعت واحدة من أكبر الكوارث عندما تم هدم سد خزان بونكيو في الصين بسبب إعصار في عام 1975.
أدى الفشل اللاحق لسد بانكياو إلى وفاة ما يقدر بنحو 171,000 شخص. ولحسن الحظ، فإن السدود التي أقيمت الآن بنيت وفقا لمعايير سلامة أكبر من تلك التي بنيت في الماضي.
هناك موجات جفاف
من الضروري مراعاة حقيقة أن المياه يمكن أن تمر بدورات من الوفرة والجفاف عند النظر في فوائد وعيوب الطاقة الكهرومائية. يمكن أن يكون لمستويات المياه المنخفضة عن المعتاد تأثير كبير على إنتاج الطاقة ، وهو عيب في الطاقة الكهرومائية.
ويمكن لإنتاج الطاقة الكهرومائية، بالإضافة إلى تأثره بالجفاف، أن يؤدي أيضا إلى ظروف جفاف في اتجاه مجرى النهر إذا لم يسمح بمرور ما يكفي من المياه. هذا يمثل مشكلة خاصة إذا تم بناء السد على طول نهر أو خزان يسمح بتدفق المياه إلى بلد آخر. عن قصد أو عن غير قصد ، يمكن للبلد المنبع أن يؤدي إلى الجفاف في البلد المجاور له.
التقنيات المحتملة
الخزانات الجوفية
كان هناك بحث في استخدام الخزانات تحت السطحية. إن مشروع القمة المخطط له في نورتون ، أوهايو ، ومشروع ميسفيل المقترح في كنتاكي (منجم الحجر الجيري تحت الأرض) ، ومشروع جبل الأمل المقترح في نيو جيرسي ، والذي كان يهدف إلى توظيف منجم حديد سابق كخزان سفلي ، كلها أمثلة حديثة. ومن شأن تخزين الطاقة المقترح في موقع كاليو في بيهاجارفي (فنلندا) أن يستفيد من أعمق منجم للمعادن الأساسية في أوروبا، مع فرق في الارتفاع يبلغ 1,450 مترا (4,760 قدما).
كان هناك العديد من مشاريع التخزين الجديدة التي يتم ضخها تحت الأرض المخطط لها. إذا تم استخدام مساحة التعدين الموجودة تحت الأرض ، فإن تقديرات التكلفة لكل كيلووات لهذه المشاريع يمكن أن تكون أرخص من المشاريع السطحية. هناك عدد قليل من الخيارات للمساحة الجوفية المقبولة ، ولكن إذا ثبت أن مناجم الفحم المهجورة مناسبة ، فقد يتوسع عدد خيارات التخزين التي يتم ضخها تحت الأرض.
ماء البحر
يمكن استخدام مياه البحر في محطات التخزين التي يتم ضخها ؛ ومع ذلك ، هناك عقبات إضافية بالمقارنة مع المياه العذبة. يمكن لمحطة طاقة المد والجزر رانس بقدرة 240 ميجاوات في فرنسا ، والتي افتتحت في عام 1966 ، أن تعمل جزئيا كمنشأة تخزين يتم ضخها. عندما يحدث المد والجزر العالي خلال ساعات الذروة ، يمكن للتوربينات ضخ مياه بحر إضافية في الخزان أكثر مما كان المد العالي سينقل بشكل طبيعي. إنها محطة الطاقة الأولى والوحيدة من نوعها في العالم.
وكان أول عرض توضيحي لتخزين مياه البحر بالضخ هو مشروع يانبارو بقدرة 30 ميغاواط في أوكيناوا في عام 1999. ومنذ ذلك الحين، تم إخراجه من الخدمة. تم اقتراح مشاريع قائمة على مياه البحر في أيرلندا ، في حين تمت دراسة مشروع تخزين لاناي بالضخ القائم على مياه البحر بقدرة 300 ميجاوات في لاناي ، هاواي. في صحراء أتاكاما في شمال تشيلي ، سيستخدم مشروعان مقترحان 600 ميجاوات من الطاقة الشمسية الكهروضوئية (سماء تاراباكا) و 300 ميجاوات من التخزين بالضخ (مرآة تاراباكا) لرفع المياه المالحة 600 متر (2000 قدم) أعلى منحدر ساحلي.
الأنظمة اللامركزية
يمكن تنفيذ حلول التخزين بالضخ على الجداول وداخل البنى التحتية مثل شبكات مياه الشرب والبنية التحتية الاصطناعية لصنع الثلوج. وبهذا المعنى ، تم استخدام حوض مياه الأمطار كخزان مياه فعال من حيث التكلفة في نظام تخزين الطاقة المائية الذي يتم ضخه بضخ دقيق. يمكن أن تساعد هذه المحطات في التكامل اللامركزي لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية من خلال توفير تخزين الطاقة الموزعة وإنتاج الكهرباء المرن الموزع.
ويمكن استخدام البحيرات الطبيعية أو المصنعة، أو الخزانات داخل المباني الأخرى مثل الري، أو المناطق المهجورة من المناجم أو المواقع العسكرية الجوفية كخزانات لمرافق الطاقة الكهرومائية المتواضعة التي يتم ضخها وتخزينها. ووفقا لأحد الأبحاث التي أجريت في سويسرا، إذا تم توفير الأدوات التنظيمية المناسبة، فقد يتم رفع إجمالي القدرة المركبة لمرافق الطاقة الكهرومائية الصغيرة التي يتم ضخها بمقدار 3 إلى 9 أضعاف في عام 2011.
الاستخدام المنزلي
ويمكن أن تكون بيكو هيدرو، التي تستخدم نظام تخزين بالضخ من الصهاريج والمولدات الصغيرة، مفيدة لأنظمة إنتاج الطاقة المنزلية "المغلقة الحلقة".
الخزانات تحت الماء
ذكر المشروع البحثي تخزين الطاقة في البحر (StEnSea) في مارس 2017 أن اختبارا لمدة أربعة أسابيع لخزان تخزين تحت سطح البحر قد اكتمل بنجاح. الخزان السفلي عبارة عن كرة مجوفة مغمورة وراسية على عمق كبير ، في حين أن الخزان العلوي هو الجسم المائي الشامل في هذا الترتيب. عندما يتم ضخ المياه في الكرة باستخدام توربين قابل للعكس ، يتم توليد الكهرباء. يحول التوربين اتجاهه ويضخ المياه مرة أخرى خلال ساعات الذروة ، باستخدام الكهرباء "الفائضة" من الشبكة.
عندما يتم السماح للمياه بالدخول ، تزداد كمية الطاقة المولدة وفقا لارتفاع عمود الماء فوق الكرة ؛ وبعبارة أخرى ، كلما تم دفن الكرة بشكل أعمق ، كلما كان بإمكانها تخزين الطاقة بكثافة أكبر. ونتيجة لذلك ، فإن سعة تخزين الطاقة للخزان المغمور بالمياه يحكمها تغير الضغط الرأسي بدلا من طاقة الجاذبية بالمعنى المعتاد.
تتوفر فرص جديدة مع المفاهيم الهجينة والتكافلية
بالنسبة لإنتاج وتخزين الطاقة الكلية والمتجددة ، وكذلك إنتاج مياه الشرب ، أصبحت الحلول الهجينة - مثل محطات توليد الطاقة التي يتم ضخها مقترنة بمزارع الرياح و / أو الطاقة الشمسية - ذات أهمية متزايدة.
تم بناء الحوض العلوي في قاعدة أبراج توربينات الرياح ، وذلك بفضل المفهوم الجديد لخلط طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية. ونظرا لأن التقنيتين تشتركان في نفس توصيل الشبكة والمفاتيح الكهربائية، يمكن خفض نفقات التخطيط والبنية التحتية، فضلا عن الآثار البيئية.
الطاقة الكهرومائية, الجمع بين التقنيات يفتح فرصا تجارية جديدة لن تكون ممكنة في مزرعة رياح مستقلة. ويجري توسيع إمكانات التخزين اللامركزي الذي يتم ضخه نتيجة لذلك.
يتم ضخ المياه من الحاوية السفلية إلى الحاوية العلوية لتوربينات الرياح إذا كانت توربينات الرياح تنتج كهرباء أكثر مما هو مطلوب. إذا لم تكن هناك رياح أو إذا كان هناك طلب أعلى على الطاقة ، فإن المياه تمر من الحاوية العلوية إلى الحوض السفلي عبر التوربين. سيؤدي ذلك إلى تشغيل التوربينات ، والتي ستولد الكهرباء وتطلقها في الشبكة عبر مولد المحرك المرتبط بها.
بدلا من استخدام المياه العذبة الثمينة ، فإن استخدام المياه المالحة لمحطات التخزين التي يتم ضخها مع المحيط كأدنى خزان له إمكانات هائلة. ويمكن للشبكات الصغيرة في الجزر أن تستفيد من هذا النهج التكافلي للمياه المالحة. يمكن التغلب على قضايا الحماية من التآكل للمعدات من الناحية التكنولوجية.
يمكننا المساعدة في توفير المياه العذبة والكهرباء الصديقة للبيئة في المواقع الساحلية الجافة من خلال الجمع بين نظام تخزين مياه البحر التي يتم ضخها ومحطة تحلية المياه التي تستخدم التناضح العكسي (RO) لتحويل مياه البحر إلى مياه شرب. سيكون الخزان السفلي هو المحيط ، مع الخزان العلوي هو الجبال الساحلية المجاورة.