تُصنف أنظمة الطاقة الكهرومائية للتخزين ذات الحلقة المغلقة على أنها تتمتع بأقل إمكانية للإضافة إلى مشكلة الاحتباس الحراري لتخزين الطاقة عند حساب التأثيرات الكاملة للمواد والبناء.
وفقًا للتحليل الذي تم إجراؤه في وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ، مختبر الطاقة المتجددة (NREL)، تعتمد هذه الأنظمة على تدفق المياه بين خزانين لتوليد الطاقة وتخزينها.
هذه النتائج، التي تم الإبلاغ عنها في مجلة العلوم البيئية والتكنولوجيا، توفر نظرة ثاقبة لم تكن معروفة من قبل حول كيفية مقارنة الطاقة الكهرومائية للتخزين ذات الحلقة المغلقة – والتي لا ترتبط بجسم خارجي للمياه – بتقنيات التخزين الأخرى على نطاق الشبكة.
يمكن أن تدعم زيادة سعة تخزين الطاقة كمية أكبر من توليد الطاقة المتجددة على الشبكة الكهربائية ، نظرًا لأن المصادر المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية لا تولد الكهرباء بشكل مستمر.
فهناك خطر الانقطاع، حيث يتم إنتاج الكهرباء الزائدة، ولكن لا يمكن استخدامها، سيساعد التخزين في توليد الكهرباء الزائدة ويوفر حاجزًا بين العرض والطلب، مما يضمن أن المزيد من الكهرباء المتجددة تشق طريقها إلى المستهلكين.
الورقة البحثية، “تقييم دورة الحياة للطاقة الكهرومائية ذات الضخ المغلق للتخزين في الولايات المتحدة”، كتبها دانيال إنمان، وجريجوري أفيري، وريبيكا هانس ، وديلان هيتينجر، وجارفين هيث ، وجميعهم يعملون في مركز تحليل الطاقة الاستراتيجي التابع لـ NREL.
وقال إنمان: “تبين أن الطاقة الكهرومائية للتخزين ذات الحلقة المغلقة هي أصغر باعث لغازات الاحتباس الحراري”.
زيادة قدرة الشبكة على استيعاب مصادر الطاقة المتجددة
حلل الباحثون إمكانات الاحتباس الحراري لتقنيات تخزين الطاقة، والتي تمثل حاليًا عنق الزجاجة الذي يمنع الاستخدام النهائي لتوليد الكهرباء المتجددة.
يمكن أن يساعد التخزين في زيادة قدرة الشبكة على استيعاب مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية.
تبرز الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ باعتبارها تقنية راسخة، ولكن تتوفر معلومات محدودة حول انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المرتبطة باستخدامها.
توفر دراسة NREL تقييمًا لدورة الحياة للطاقة الكهرومائية الجديدة لتخزين المضخات ذات الحلقة المغلقة في الولايات المتحدة وتقييم القدرة على إحداث الاحترار العالمي.
تتم مقارنة الطاقة الكهرومائية للتخزين التي يتم ضخها بأربع تقنيات أخرى: تخزين طاقة الهواء المضغوط ، وبطاريات الليثيوم أيون على نطاق المرافق ، وبطاريات حمض الرصاص، وبطاريات تدفق الأكسدة والاختزال من الفاناديوم تم تصميم الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ و CAES للتخزين طويل الأمد، في حين أن البطاريات مصممة للاستخدام في إطار زمني أقصر.
قال إنمان: “لا تقدم كل تقنيات تخزين الطاقة نفس الخدمات”، “نظرنا إلى تخزين طاقة الهواء المضغوط، والذي يسمح بتخزين الطاقة على نطاق الشبكة ويوفر خدمات مثل القصور الذاتي للشبكة والمرونة، لكن الطاقة الكهرومائية للتخزين التي يتم ضخها تمثل حوالي ربع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مقارنة بالهواء المضغوط.”
عند فحص الطاقة الكهرومائية للتخزين التي يتم ضخها، قام الباحثون بنمذجة نتائجهم بناءً على 39 تصميمًا أوليًا من 35 موقعًا مقترحًا، يُفترض أن متوسط سعة تخزين الطاقة الكهرومائية لمضخة الحلقة المغلقة 835 ميجاوات ومتوسط يقدر بـ 2.060 جيجاوات ساعة من الطاقة المخزنة التي يتم تسليمها سنويًا، افترض السيناريو الأساسي أيضًا أن مزيج الكهرباء سيأتي بالكامل من تقنيات الطاقة المتجددة.
قام الباحثون بحساب القدرة على إحداث الاحترار العالمي المنسوبة إلى 1 كيلوواط ساعة من الكهرباء المخزنة التي يتم توصيلها إلى أقرب نقطة اتصال محطة فرعية للشبكة، وقدروا قدرة الاحترار العالمي للطاقة الكهرومائية للتخزين التي يتم ضخها من 58 إلى 502 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو وات ساعة.
قدمت الطاقة الكهرومائية أدنى قدرة على إحداث الاحترار العالمي على أساس الوحدة الوظيفية، تليها LIBs و VRFB و CAES و PbAc ، كما قرروا أن بعض القرارات يمكن أن يكون لها تأثير جوهري، على سبيل المثال ، يمكن أن يقلل البناء في حقل بني بدلاً من موقع جديد من القدرة على إحداث الاحترار العالمي بنسبة 20٪.
