Obecnie jedyną stosowaną na szeroką skalę metodą  magazynowania  ogromnych  ilości  energii  są  elektrownie  szczytowo-pompowe.  Pierwsze  elektrownie  tego typu powstały już pod koniec XIX w.

Technologia  przez lata była dopracowywana. Dzięki temu w rozważaniach o systemach magazynowania energii, niezbędnych do rozwoju energetyki w znacznym stopniu  opartej na odnawialnych źródłach energii, elektrownie  szczytowo-pompowe  zwykle  wymieniane  są  na  pierwszym miejscu.  

Zasada działania
 Nazwa „elektrownia” może niektórym wydać się nadużyciem – elektrownie szczytowo-pompowe więcej energii  bowiem pobierają z sieci niż do niej wprowadzają. Jednak nie chodzi tu o spieranie się o terminologię. Fakt, że  energia potencjalna wody zmieniana jest w tych zakładach  przemysłowych  w  energię  elektryczną  nie  ulega  wątpliwości. Pozostałe składowe nazwy precyzyjnie opisują funkcje elektrowni szczytowo-pompowej. „Pompowa”, ponieważ w czasie, kiedy dostępna jest tania energia  elektryczna,  za  pomocą  pomp  woda  ze  zbiornika  położonego niżej przepompowywana jest do zbiornika  górnego. „Szczytowo” – odnosi się do czasu, kiedy woda  ze zbiornika górnego spuszczana jest do dolnego. Dzieje  się to w czasach szczytowego zapotrzebowania na energię.  Wtedy  turbozespoły  z  trybu  pracy  silnik–pompa  przechodzą w tryb turbina–generator. Moc elektrowni  szczytowo-pompowej  zależy  od  wielkości  zbiorników  wodnych oraz różnicy poziomów między nimi. Zbiorniki  mogą być naturalne lub sztuczne. Sprawność elektrowni  szczytowo-pompowych waha się w granicach od 65 do  85%. Oznacza to, że z każdych 10 kWh pobranych z systemu na pompowanie wody do góry odzyskuje się od  6,5 do 8,5 kWh w czasie, kiedy ta energia w systemie jest  potrzebna. Nie jest to zły wynik, jeżeli weźmie się pod  uwagę, że bez możliwości jej zmagazynowania mogłaby  po prostu przepaść w wyniku konieczności odłączania  od sieci elektrowni OZE w czasie nadpodaży energii mogącej zdestabilizować system. Dla elektrowni cieplnych  i atomowych to z kolei szansa na pracę ze stałym, najbardziej ekonomicznym obciążeniem. (…)

elektrSzczyt1Zalety elektrowni szczytowo-pompowych jako zasobników energii
Elektrownie  szczytowo-pompowe  idealnie  nadają  się  do  roli  magazynów  ogromnych  ilości energii i to w długim czasie. Są w stanie  wygładzać  krzywą  dobowego  obciążenia  systemu elektroenergetycznego, odbierając  moc z systemu w czasie jej nadpodaży i dostarczając w czasie zwiększonego zapotrzebowania. Dzięki niemal płynnemu przejściu  z trybu magazynowania na tryb oddawania,  elektrownie  szczytowo-pompowe  mogą  szybko reagować na wahnięcia mocy w systemie – zarówno w postaci nagłych przyrostów, jak też i ubytków. Pełną moc osiągają   w zaledwie kilka minut. Kolejne cykle rozładowywania/naładowywania  nie  zmieniają  ich  pojemności.  Samoistny  ubytek  pojemności,  wskutek  parowania  lub  przeciekania  wody  ze  zbiornika  górnego  jest  właściwie  pomijalny.  Wspomniana  wcześniej  sprawność  na  poziomie  65–85%  stanowi  dobry  wynik na tle innych technologii magazynowania energii. Koszty inwestycji w elektrownię  szczytowo-pompową  są  wprawdzie  ogromne, jednak przy odpowiedniej różnicy  cen  energii  elektrycznej  między  szczytem   a  najniższym  poziomem  zapotrzebowania  na nią inwestycja ma szansę być rentowna. (…)

Jak zwykle, chodzi o pieniądze i politykę
 Elektrownia  szczytowo-pompowa  to  poważna inwestycja. Musi mieć ona sens ekonomiczny  i/lub  uzasadnienie  polityczne   w  zakresie  koncepcji  bezpieczeństwa  energetycznego  kraju.  Jeżeli  chodzi  o  kwestię  modelu  biznesowego,  elektrownie  tego  typu  bazują  na  różnicy  cen  energii  pomiędzy szczytem a doliną zapotrzebowania. Ich  kompetencją jest zmienianie taniego prądu   w drogi – taniego, gdyż skupowanego w nocy  po niskich cenach. W drogi – bo sprzedawany  około  południa,  w  czasie  piku.  Tak  było  do  czasu, do kiedy zauważalnej roli nie zaczęła  odgrywać  fotowoltaika.  Teraz,  w  słoneczne  dni, na europejskim rynku energii model ten  przestał funkcjonować – instalacje PV z Włoch  i Niemiec dostarczają tak dużo prądu, że ceny  w okolicach południa nie tylko nie wzrastają, ale pojawia się nawet nadpodaż energii.  „No  spread,  no  bread”  –  można  usłyszeć   w branży. Dodatkowo, elektrownie szczytowo-pompowe konkurują na rynku z turbinowymi  elektrowniami  gazowymi  w  zakresie  zaspokajania zapotrzebowania szczytowego  i do pewnego stopnia z elektrowniami węgla kamiennego w okresie zapotrzebowania  podszczytowego. Tak więc, przedsiębiorstwa  energetyczne  rozważnie  podejmują  decyzje  inwestycyjne,  a  przesłanki  ekonomiczne  do inwestowania w elektrownie szczytowo-pompowe obecnie nie wydają się być wystarczająco  silne.  Oczywiście,  w  branży  jest  nadzieja, że wola polityczna rozwijania OZE  będzie  wymagała  wspierania  systemów  jej  magazynowania.  Elektrownie  szczytowo-pompowe  mają  szansę  stać  się  jej  poważnymi beneficjentami. Jednak karty na rynku  systemów  magazynowania  energii,  będących uzupełnieniem zaopatrzenia w energię  opartą na OZE, dopiero są rozdawane.  

Źródła:
•     Norweskie Ministerstwo Ropy Naftowej i Energii,  www.regjeringen.no
•     Norweski operator sieci energetycznych Stattnet,  www.statnett.no
•     Strona projektu „Unterflur-Pumpspeicherwerke”,  www.upsw.de
•     „Neue Zürcher Zeitung”, 4.12.2012
 •     Agencja ds. Energii Odnawialnych (Niemcy),  Renews Spezial, wydanie 57/2012
•     Centrum Badań nad Energią Dolna Saksonia  (EFZN), Magazynowanie energii z wiatru w drodze  wykorzystania zamkniętych kopalń, 2011
 •     Centrum Badań nad Energią Dolna Saksonia  (EFZN), Ocena rentowności budowy i eksploatacji  podziemnej elektrowni szczytowo-pompowej,  11.2012
Barbara Adamska ADM Poland

Czytaj całość w GLOBEnergia 4/2013:
GLOBEnergia 2013 4