Ludingtonas Mičigano ežeras yra asfalto ir molio tvenkinys, kuriame yra pakankamai vandens, kad galėtų pagaminti elektrą 1,6 milijono namų ūkių – išsiplėtęs kaip milžiniškas baseinas.
Tai dalis Ludington Pumped Storage Plant, kurioje naudojama paprasta technologija: vanduo vamzdžiais tiekiamas iš apatinio rezervuaro – šiuo atveju ežero – į viršutinį, o po to leidžiamas žemyn per dideles turbinas.
Rėmėjai šias sistemas vadina „didžiausiomis pasaulyje baterijomis“, nes jose yra daug potencialios energijos, kai jos naudojamos elektros tinklui.
Hidroenergetikos pramonė mano, kad saugyklos siurbimas yra geriausias atsakymas į klausimą, kylantį virš perėjimo nuo iškastinio kuro prie atsinaujinančios energijos, siekiant spręsti klimato kaitos problemą: kur gauti energijos, kai nešviečia saulė ar nepučia vėjas.
„Norėčiau, kad galėtume pastatyti dar 10 tokių. Aš juos myliu “, – sakė Ericas Gustadas, vartotojų energijos bendruomenės reikalų vadovas, per ekskursiją po Ludingtono įrenginį.
Tačiau Džeksone, Mičigano valstijoje, įsikūrusi komunalinė įmonė tokių planų neturi. Aplinkosaugos ir logistikos iššūkiai bei galimos milijardinės išlaidos paskatino vartotojus prieš daugelį metų parduoti kitą vietą šalia ežero. Dabar ji atnaujina esamą gamyklą kartu su bendrasavininke DTE Energy.
Statyti naują „nėra finansinės prasmės“, – sakė Gustadas. „Nebent sulauksime pagalbos iš valstijos ar federalinės vyriausybės, nemanau, kad tai įvyks artimiausiu metu.
Įstrigo neutralioje padėtyje
Bendrovės sprendimas iliustruoja iššūkius, su kuriais susiduria siurblinės JAV, kur šios sistemos sudaro apie 93% komunalinių paslaugų energijos atsargų. Nors analitikai numato sparčiai didėjančią energijos kaupimo paklausą, pramonės augimas vėluoja.
Šalyje yra 43 siurblinės, kurių bendra galia yra 22 gigavatai, o tai yra daugelio atominių elektrinių našumas. Tačiau nuo 1995 m. buvo pridėta tik viena nedidelė operacija – ir nežinoma, kiek daugiau nei 90 suplanuotų operacijų gali įveikti ekonomines, reguliavimo ir logistikos kliūtis, dėl kurių tenka ilgai atidėti.
Trys projektai gavo licencijas iš Federalinės energetikos reguliavimo komisijos, tačiau nė vienas nėra statomas. Kūrėjai tikisi, kad ilgai planuota Oregono gamykla pradės veikti 2023 m. Montanos įmonė, gavusi licenciją prieš penkerius metus, turi eksploatuoti gamyklą ir nusipirkti jos saugyklos pajėgumus prieš pradedant statybas.
Priešingai, daugiau nei 60 jų statoma visame pasaulyje, daugiausia Europoje, Indijoje, Kinijoje ir Japonijoje.
„Leidimų išdavimo procesas yra beprotiškas“, – per sausio mėnesį vykusį Senato Energetikos ir gamtos išteklių komiteto posėdį skundėsi Malcolmas Woolfas, Nacionalinės hidroenergetikos asociacijos prezidentas, sakydamas, kad jame dalyvauja per daug agentūrų.
Nors FERC leidžia naujus įrenginius ir perleidžia esamus, kiti federaliniai, valstijų ir genčių biurai atlieka tam tikrus vaidmenis, sakė atstovė Celeste Miller. „Kiekvienas projektas yra unikalus. Visi jie turi skirtingų konkrečių atvejų problemų“, – sakė ji.
Pramonė siekia gauti investicijų mokesčių kreditą, panašų į saulės ir vėjo energiją. Prezidento Joe Bideno planas „Build Back Better“ apima mokesčių lengvatas, tačiau jis įstrigo Kongrese.
Siurblys saugomas XX a. ketvirtojo dešimtmečio pradžioje. Tačiau dauguma sistemų buvo sukurtos po dešimtmečių, kad būtų galima saugoti perteklinę elektros energiją iš atominių elektrinių ir išleisti ją, kai reikia.
Saugyklos taip pat tarnauja kaip apsauginis tinklas staigių elektros tiekimo sutrikimų atveju. Kai 2020 m. suveikė Naujosios Anglijos branduolinis blokas, Woolfas pasakė: „Bostono šviesos nemirgėjo“, nes dvi siurbiamos saugyklos tiekė atsarginę energiją.
Nors atominės, anglies ir gamtinių dujų jėgainės gali veikti nuolat, vėjo ir saulės jėgainės negali veikti, todėl rezervinė galia rinkai augs. Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos modeliai rodo, kad JAV saugojimo pajėgumai iki 2050 m. gali padidėti penkis kartus.
„Per ateinančius kelerius metus į tinklą pateiksime šimtus gigavatų švarios energijos ir turėsime turėti galimybę naudoti šią energiją bet kur ir kada jos reikia“, – praėjusiais metais sakė energetikos sekretorė Jennifer Granholm.
Vieta, vieta, vieta
Naudodami kompiuterinį žemėlapių sudarymą, Australijos nacionalinio universiteto inžinieriai nustatė daugiau nei 600 000 „potencialiai įmanomų“ siurblinių saugyklų visame pasaulyje, įskaitant 32 000 JAV, kuriose būtų galima sukaupti 100 kartų daugiau energijos, reikalingos pasauliniam atsinaujinančiosios energijos tinklui palaikyti.
Tačiau tyrime nebuvo nagrinėjamos vietos, kurios atitiktų aplinkos ar kultūros apsaugos standartus arba būtų komerciškai perspektyvios. Jos svetainė pripažino: „Daugelis ar net dauguma… gali pasirodyti netinkami“.
Aplinkosaugininkai siurbia saugyklas link aušinimo, nes rezervuarus paprastai sudaro hidroelektrinių užtvankos, kurios blokuoja žuvų takus, kenkia vandens kokybei ir išskiria metaną – stiprias šiltnamio efektą sukeliančias dujas. Be to, dauguma augalų nuolat ima vandenį iš upių.
Tačiau naujausiuose projektuose numatomos „uždaros kilpos“ sistemos, kurios paliečia paviršinį arba požeminį tiekimą, o vėliau pakartotinai perkelia tą vandenį tarp rezervuarų. Vanduo būtų pilamas tik norint kompensuoti išgaravimą arba nuotėkį.
Hidroenergetikos reformos koalicija, atstovaujanti gamtosaugos grupėms, teigia, kad gali paremti tokius projektus „labai ribotomis aplinkybėmis“.
Tačiau kai kurie susiduria su pasipriešinimu, įskaitant Goldendale energijos saugojimo projektą Vašingtono valstijoje. Vanduo būtų vamzdis tarp dviejų 60 arų (24,3 ha) rezervuarų priešingose kalvos pusėse.
Projektui vadovaujanti „Rye Development“ duomenimis, įrenginys galėtų aprūpinti iki 500 000 namų iki 12 valandų. Ji siekia gauti FERC licenciją ir planuojama, kad ji bus prijungta prie interneto 2028 m., tačiau vis dar reikia valstybinio vandens kokybės leidimo.
Aplinkosaugos grupės baiminasi, kad bus padaryta žala šlapžemėms ir laukinės gamtos buveinėms, o gentys teigia, kad projektas užpuls šventą vietą.
„Ką esame pasirengę paaukoti, kad ši technologija būtų prieinama internete? sakė Bridžita Moran, „American Rivers“ direktorė.
Kūrėjai teigia, kad įgyvendinant projektą bus sutvarkytas užterštos apatinio rezervuaro plotas.
JAV Energetikos departamentas pristatė internetinį įrankį, kuris padės kūrėjams rasti geriausias vietas.
Neseniai atliktas Mičigano technologijos universiteto tyrimas atskleidė šimtus apleistų JAV kasyklų, kuriose galėtų būti siurblinės, kurių viršutiniai rezervuarai yra paviršiuje arba šalia žemės ir po žeme.
Jie yra pakankamai arti perdavimo ir paskirstymo infrastruktūros bei saulės ir vėjo energijos gamybos įrenginių, rašoma pranešime.
„Visos šios skylės žemėje yra paruoštos“, – sakė vienas tyrimo vadovas, energetikos politikos docentas Romanas Sidorcovas.
Tačiau nors kai kurios uždarytos kasyklos gali būti naudingesnės aplinkai, projektas Niujorko Esekso apygardoje sustojo dėl vandens taršos.
Konkurencinga ateitis
Augant sukauptos energijos rinkai, atsiranda naujų technologijų.
Teksase įsikūrusi „Quidnet Energy“ sukūrė pumpuojamą saugyklą, kuri išleidžia vandenį po žeme, sulaiko jį tarp uolienų sluoksnių ir išleidžia į turbinas. Kovo mėnesį bendrovė paskelbė apie projektą su San Antonijaus komunaline įmone.
„Energy Vault“, Šveicarijos startuolis, yra varomas kranu, varomu atsinaujinančia energija, kad būtų galima pakelti ir sukrauti 35 tonas sveriančias plytas. Kai reikia energijos, plytos nuleidžiamos laidais, kurie suka generatorių.
Šiuo metu akumuliatoriai yra pagrindinis siurblinių elektrinių, galinčių gaminti energiją nuo aštuonių iki 16 valandų, konkurentas. Ličio jonų baterijos paprastai veikia iki keturių valandų, tačiau kuriamos ir ilgesnės trukmės.
„Ar pasieksime tiek, kad aštuonių valandų akumuliatorius bus pigesnis nei hidroakumuliacinė elektrinė? Tai yra milijardo dolerių klausimas“, – sakė Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos analitikas Paulas Denholmas.
2016 m. Energetikos departamento ataskaitoje teigiama, kad JAV tinklas gali sukurti 36 gigavatus naujos siurblinės talpos.
„Mes nemanome, kad siurblys yra svarbiausias dalykas, bet tai yra svarbi mūsų saugyklos ateities dalis“, – sakė hidroenergijos asociacijos rinkų viceprezidentas Cameronas Schillingas. „Be jos negalite dekarbonizuoti sistemos.