Semakin banyak sumber energi terbarukan yang dicolokkan ke jaringan listrik Australia. Australia Selatan, misalnya, akan mendapatkan 40% dari listriknya dari angin dan matahari Peternakan angin Snowtown selesai tahun ini.
Tetapi jika energi terbarukan pada akhirnya mendominasi pasar, kita akan membutuhkan cara untuk menyimpan energi sehingga kita dapat menggunakannya sepanjang waktu. Berita baiknya adalah mudah menyimpan energi. Yang Anda butuhkan adalah dua reservoir kecil - satu tinggi, satu rendah - dan cara untuk memompa air di antara mereka.
Teknik ini, yang disebut “penyimpanan energi hidro yang dipompa di luar sungai”, berpotensi dapat menyediakan penyimpanan energi yang Australia perlukan untuk merangkul energi terbarukan sepenuhnya. Itu juga murah.
Cara Kerja Pompa Hydro
Ketika ada kelebihan listrik, air dipompa melalui pipa atau terowongan, ke reservoir atas. Energi tersebut kemudian diperoleh kembali dengan membiarkan air mengalir kembali, melalui turbin yang mengubahnya kembali menjadi listrik. Efisiensi 90% di setiap arah dimungkinkan.
Hydro yang dipompa sejauh ini merupakan bentuk penyimpanan energi yang paling banyak digunakan, mewakili 99% dari total. Penyimpanan hidro terpompa di seluruh dunia dapat menghasilkan sekitar 150 gigawatt, sebagian besar terintegrasi dengan pembangkit listrik tenaga air di sungai.
Dalam sistem "off-river", air yang sama bersirkulasi dalam loop tertutup antara reservoir atas dan bawah, menghilangkan kebutuhan untuk fasilitas yang akan dibangun di sungai. Jumlah energi yang disimpan sebanding dengan perbedaan ketinggian antara reservoir atas dan bawah (biasanya antara 100 dan 1000 m), dan dengan volume air yang disimpan di reservoir atas.
Sistem penyimpanan listrik harus dapat memberikan output daya instan untuk beberapa jam. Ini mencakup fluktuasi jangka pendek dalam output angin dan matahari, puncak permintaan konsumen (seperti sore musim panas yang sangat panas), dan pemadaman yang tidak direncanakan dari pembangkit dan infrastruktur transmisi. Menggunakan energi yang tersimpan juga membantu menjaga saluran listrik dari fasilitas angin dan matahari digunakan lebih lama.
Dari pilihan penyimpanan listrik yang tersedia, seperti baterai dan roda gila, pompa air sejauh ini adalah yang termurah. Tidak memiliki kerugian siaga saat air menunggu di reservoir, dan dapat mencapai kekuatan penuh dalam 30 detik.
Time To Go Off-river
Hanya ada sedikit kesempatan bagi Australia untuk mengembangkan tenaga listrik tenaga air di sungai, karena kendala lingkungan dan lainnya. Tapi, ada peluang besar untuk penyimpanan energi off-sungai jangka pendek. Sebuah lokasi tipikal akan terdiri dari sepasang reservoir kecil yang dihubungkan oleh pipa di mana air akan didaur ulang setiap hari, bersama dengan pompa dan turbin, pembangkit tenaga listrik dan saluran listrik.
Australia memiliki ribuan situs potensial yang sangat baik di daerah perbukitan di luar cagar konservasi, dengan perbedaan ketinggian 750 m. Mereka tidak perlu berada di dekat ladang angin atau matahari.
Penyimpanan listrik di luar sungai memiliki beberapa keunggulan dibandingkan fasilitas di sungai:
- Ada situs yang jauh lebih potensial
- Situs dapat dipilih yang tidak bertentangan dengan nilai-nilai lingkungan dan lainnya
- Reservoir atas dapat ditempatkan di atas bukit daripada di lembah, memungkinkan perbedaan ketinggian dimaksimalkan
- Tidak ada ketentuan yang perlu dibuat untuk banjir (biasanya merupakan biaya besar).
Suatu sistem yang terdiri dari reservoir 10-hektar kembar, masing-masing sedalam 30 m, dengan perbedaan ketinggian 750 m, dapat menghasilkan sekitar 1,000 megawatt selama lima jam.
Antara 20 dan 40 dari sistem ini akan cukup untuk menstabilkan sistem listrik Australia yang dapat diperbarui 100%.
Berapa biayanya?
Karena waduk kecil (hanya beberapa hektar) dibandingkan dengan waduk hidro biasa, mereka adalah komponen kecil dari biaya. Sebagian besar biaya ada di komponen daya (pipa, pompa, turbin, trafo dan transmisi). Perkiraan awal menunjukkan bahwa biaya sistem off-sungai di lokasi yang baik adalah sekitar A $ 1,000 per kilowatt kapasitas terpasang.
Berikut ini adalah studi kasus hipotetis. Fasilitas tenaga surya 200 megawatt memberikan maksimum setengah dari output daya ke jaringan secara real time, dan menyimpan sisanya untuk malam itu. Sekarang, alih-alih memuncak pada waktu yang paling cerah, output tenaga surya meluas dari 8am ke 10pm (tergantung pada musim dan tutupan awan), dengan output daya maksimum ke jaringan dan pompa masing-masing menjadi 90 megawatt (setelah memungkinkan untuk kehilangan ). Reservoir dapat diisi ulang di malam hari menggunakan energi angin untuk menutupi puncak permintaan pagi.
Menghaluskan puncak: bagaimana penyimpanan energi dapat membuat tenaga surya bertahan hingga malam hari.
Biaya berdiri sendiri dari sistem tenaga surya dan sistem penyimpanan air jangka pendek adalah A $ 2,000 dan A $ 1,000 per kilowatt, masing-masing. Setelah memperhitungkan kerugian penyimpanan diseimbangkan dengan penghematan dari pembagian transformator dan biaya transmisi antara kedua sistem, dan fakta bahwa peringkat penyimpanan air adalah setengah dari sistem PV, yang menempatkan total biaya sistem sekitar A $ 2500 per kilowatt .
Dengan kata lain, menggunakan penyimpanan hidro terpompa untuk memuluskan puncak dalam output dari pembangkit tenaga surya hanya menambah 25% tambahan untuk biaya. Itu jauh lebih murah daripada menggunakan baterai.
Lokasi, Lokasi, Lokasi
Luangkan waktu dengan peta atau Google Earth dan Anda dapat melihat lusinan situs potensial yang sangat baik, di tanah pertanian berbukit atau sepanjang rute saluran listrik yang ada. Australia memiliki ribuan situs kandidat di seluruh bagian negara yang paling banyak dihuni.
Sebagai contoh, Tumut 3 Stasiun hidroelektrik memiliki kapasitas penyimpanan hidro terpompa terbesar di Australia (1500 megawatt), perbedaan ketinggian 151 m, dan danau besar yang harus mengatasi banjir besar. Tetapi sistem off-sungai kecil dapat dibangun di dekatnya, yang terdiri dari reservoir 13-hektar kembar dengan perbedaan ketinggian 700 m, dihubungkan oleh pipa 5 km yang melintasi rute jalur listrik. Sistem ini akan menyimpan air yang cukup untuk menghasilkan 1,500 megawatt selama tiga jam, dan biayanya lebih murah.
Pipa 5 km antara dua danau penyimpanan air yang dipompa (titik biru) dapat meningkatkan output pembangkit listrik Tumut 3 Snowy Hydro, dengan biaya yang relatif sederhana (gambar Google Earth)
Tentang Penulis
Andrew Blakers adalah Direktur Pusat Sistem Energi Berkelanjutan dan Pusat ARC untuk Sistem Energi Matahari di Universitas Nasional Australia. Minat penelitiannya adalah di bidang sistem energi surya.
Artikel ini ditulis bersama oleh Roger Fulton dari Jacobs / SKM, yang telah bekerja di industri listrik tenaga air sejak 1975 sebagai insinyur dan manajer proyek.
