Säsongsbaserad pumpad vattenkraftlagring (SPHS), en redan etablerad men sällan använd teknik, kan vara en prisvärd och hållbar lösning för att lagra energi och vatten på en årlig skala, enligt ny IIASA -forskning som publicerats i tidskriften Naturkommunikation . Jämfört med andra mogna lagringslösningar, såsom naturgas, studien visar att det finns en stor potential för SPHS att tillhandahålla mycket konkurrenskraftiga energilagringskostnader.

"Energisektorerna i de flesta länder genomgår en övergång till förnybara energikällor, särskilt vind- och solgenerering, "säger IIASA postdoc Julian Hunt, studiens huvudförfattare. "Dessa källor är intermittenta och har säsongsvariationer, så de behöver lagringsalternativ för att garantera att efterfrågan kan tillgodoses när som helst. Kortsiktiga energilagringslösningar med batterier pågår för att lösa intermittensproblem, dock, alternativet för långvarig energilagring som vanligtvis anses lösa säsongsvariationer i elproduktion är väte, som ännu inte är ekonomiskt konkurrenskraftig. "

Säsongsbetonad pumpad vattenkraftlagring innebär att pumpa vatten i en djupförvaringsbehållare, byggd parallellt med en stor flod, under tider med högt vattenflöde eller lågt energibehov. När vatten är knappt eller energibehovet ökar, lagrat vatten släpps sedan ut ur behållaren för att generera el.

Den nya studien är den första som ger en global, högupplöst analys av potential och kostnader för SPHS-teknik. I deras analys, forskare utvärderade den teoretiska globala potentialen för att lagra energi och vatten säsongsmässigt med SPHS, med fokus på de platser med högst potential och lägsta kostnad. De analyserade också olika scenarier där lagring av energi och vatten med SPHS kan vara ett livskraftigt alternativ. Studien omfattade topografiska, flodnät ​​och hydrologidata, uppskattning av infrastrukturkostnader, och optimering av projektdesign, att identifiera tekniskt genomförbara kandidatplatser.

Den nya studien visar att kostnaderna för vattenlagring med SPHS -anläggningar varierar från 0,007 till 0,2 US $/m3, långsiktiga energilagringskostnader varierar från 1,8 till 50 US $/MWh och kostnaderna för kortsiktiga energilagring varierar från 370 till 600 US $/KW installerad kraftproduktionskapacitet, med tanke på dammen, tunnel, turbin, generator, utgrävning, och markkostnader. Den uppskattade potentialen för energilagring i världen under en kostnad av 50 $/MWh är 17,3 PWh, vilket är cirka 79% av världens elförbrukning 2017.

Forskarna fann att det finns en betydande potential för SPHS runt om i världen, särskilt i den nedre delen av Himalaya, Andes, Alperna, Klippiga bergen, norra delen av Mellanöstern, Etiopiska höglandet, Brasilianska höglandet, Centralamerika, Östasien, Papua Nya Guinea, Sayan, Yablonoi och Stanovoy bergskedjor i Ryssland, liksom ett antal andra platser med mindre potential.

"Oro för vindens och solens intermittens och säsongsmässighet kan vara giltigt, men är också ibland överdrivna, "säger IIASA -forskaren Edward Byers, en studiemedförfattare. "Denna studie visar att det finns en extremt hög potential för SPHS att användas över stora delar av världen, tillhandahålla en lättillgänglig, prisvärd och hållbar lösning för att stödja övergången till hållbara energisystem och övervinna verkliga och upplevda hinder för stora andelar av förnybar produktion. "

Studien tar också upp några av de potentiella miljöhänsyn som är relaterade till vattenkraft. Eftersom SPHS -reservoarer är djupa och konstruerade parallellt med, snarare än inom en flod, miljöpåverkan och markanvändning kan också vara upp till 10 till 50 gånger mindre än traditionella vattenkraftverk.

Hunt säger, "Med behovet av en övergång till en mer hållbar värld med lägre koldioxidutsläpp, förnybar energi och energilagring kommer att spela en stor roll inom en snar framtid. Med tanke på den stora outnyttjade och billiga potentialen hos SPHS, det kommer snart att spela en viktig roll för att lagra energi och vatten på årsbasis. "