結合儲熱與抽水蓄能電站技術,新型地底複合水力發電系統登場

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 01 日 13:57 | 分類 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly

穩定電力供應一直以來都是各國的政策主軸,但要如何打造無排碳、低成本、發電量又高的設備就是一大挑戰了。為此,奧地利格拉茨科技大學(TU Graz)提出一項解決方案,結合抽水蓄電與熱儲存技術,創造出「熱水蓄能水力系統」,有望零碳滿足 90% 能源,助當地電網與供暖一臂之力。



在研究團隊的構想中,這是一項結合抽水蓄能水力發電、蓄熱器設備與區域供冷技術(district cooling technology)的三合一多功能系統。

其中 TU Graz 把抽水蓄能水力系統概念完全搬到地底下,利用地下水道來連結上下兩個儲水槽,電力生產過剩時會將下層水槽的水抽至上層存放,在電力需求高時,可以透過將上層水槽的水釋放至下層,利用水位能來推動渦輪機輸送電力。雖然運作模式基本上跟普通蓄水電站一樣,但這不僅最小化所需面積,地理條件也不像傳統抽水蓄電那麼嚴苛,比較容易獲得建設許可。

▲ 將抽水蓄電、再生能源與儲熱系統結合的概念圖。

由於水的比熱容較大、吸熱與散熱能力比較弱,也可以當成地下抽水蓄電廠的儲熱介質,地熱或是再生能源電力可用來把水加熱至 60-90°C,再透過熱交換器來儲存和釋放熱能,當熱量需求較高時,廠商也可以利用管線直接供應給消費者;且新型熱水蓄能水力也有搭配區域冷卻系統,熱水可以驅動冷卻器,再沿著區域管線來提供消費者供冷需求,進一步降低製冷劑與空調的使用。

研究認為這類複合儲能系統可以提升儲能效率與成本效益,TU Graz 水利工程與水資源管理研究所博士生 Franz Georg Pikl 指出,與獨立系統相比,新型設備的電力和儲熱效率因數(efficiency factor)約為 80%,可在成本不變的情況下提升總儲存容量,且新系統可以連接到任何再生能源設備,這有助於解決某些綠能的間歇性問題。

Pikl 指出,新設備所需的成本回收時間比傳統蓄水電站還要短,在生態環保方面也具有競爭優勢,供電與儲熱時不僅能實現零排碳,該設備也不需要大面積空間,可減少對自然生態的影響。

目前 TU Graz  團隊正努力爭取電廠與公司贊助,希望未來能打造出熱水蓄電設備原型,Pikl 表示,抽水蓄電與儲熱等技術發展至今已超過數十年,但都沒有人把它們組合在一起。按照巴黎協定目標,人們得把氣溫升幅控制在 1.5°C 以內,而新型系統壽命相當長、可以成為再生能源設備的背後支柱,也是人們邁向節能環保另一步。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:TU Graz