既是高山纜車又是儲能系統,便宜省水的砂石重力儲電設備登場

作者 | 發布日期 2019 年 11 月 18 日 18:30 | 分類 能源科技 , 電力儲存 Telegram share ! follow us in feedly


抽蓄水力發電廠之所以能成為調度電力的方式,是因為它能夠透過調整上下水池的水位、藉水勢推動水道間的渦輪機來發電,而最近國際應用系統分析研究所(IIASA)就善加利用這概念,打造另類的儲能系統:砂石重力儲能。

抽蓄水力的重力媒介是「水」。運用調整水位來儲電,當電力生產過剩時,便可趨動電動抽水泵,把水輸送至地勢較高的蓄水庫,電力需求提高時,就能把水閘放開,蓄水庫的水依地勢流往原先位置,借水勢能推動水道間的渦輪重新發電,如此一來就能達到儲電功用,儲存時間也比鋰離子電池還要長得多、達 6-20 小時。

只不過抽水蓄電法首先需要開挖山地蓄水,對環境生態產生不可逆的傷害之餘,資金也是一大問題,容量高於 50MW 的電廠或許還可達損益兩平,但容量低於 20MW 以下、或是設在偏遠地區或小島的話,可能就虧大了。

對此,IIASA 提出一個乍看之下是高山纜車,其實是仿抽水蓄能的儲能系統有趣設計。一般的抽水蓄能系統是把「水」當成儲存電力的媒介,而科學家改用砂石與礫石,並稱之為砂石重力儲能系統(Mountain Gravity Energy Storage,MGES)。

(Source:IIASA

遠遠看來 MGES 就好像高山纜車,科學家運用陡峭山坡的地勢,在用電量低時用發電機將砂石運到位於山頂的存放地,用電量高時再把砂石運回地面,科學家認為, MGES 也可以跟一般的水力電廠結合,讓水與沙石能同時、或是以互補的方式儲存電力。

研究員 Julian Hunt 表示, MGES 優勢在於沙子相當便宜,而且跟水不同、它不會蒸發,人們永遠不會失去儲能媒介,也可以無限次使用,相當適合每年必逢乾旱、水源稀缺的地區。除此之外,MGES 也沒有液壓限制,傳統蓄水電站高度差最高只能到 1,200 公尺,但 MGES 能超過 5,000 公尺。

科學家認為或許能在喜馬拉雅山脈、阿爾卑斯山和洛基山脈等高山開發 MGES,也可以幫助夏威夷等山勢陡峭的群島與海島國家。 Hunt 也認為,MGES 不會取代任何的儲能方案,這只是個善用山坡地形的長時間全新儲能方法。

每種儲能系統都有其特性,若以長期儲能系統來說,蓄水電站就是以水位差來儲電;另一種的壓縮空氣儲能技術(CAES)則是在用電量較低時,將綠電能用於壓縮空氣,再把空氣高壓密封在廢棄礦井、沉降的海底儲氣罐、鹽洞等地,用電高峰期再釋放出壓縮空氣,經過加熱燃燒與渦輪膨脹等過程來發電。

而先前重力儲能新創 Energy Vault 研發是用混凝土塊為重物,用多餘電力驅動馬達將重物吊至高處,需要用電時,再利用重物下降的力量來驅動發電機發電。顯然每種儲能技術都有不同的適合應用環境。

(首圖為示意圖,來源:pixabay