กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 15 นาที

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ( PSH ) หรือระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ( PHES ) เป็นรูปแบบหนึ่งของการกักเก็บพลังงานไฟฟ้า พลังน้ำที่...

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ

แผนภาพแสดงโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับของTVAที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ Raccoon Mountainในรัฐเทนเนสซี สหรัฐอเมริกา
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับลูดิงตันในรัฐมิชิแกนบนทะเลสาบมิชิแกน

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ( PSH ) หรือระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ( PHES ) เป็นรูปแบบหนึ่งของการกักเก็บพลังงานไฟฟ้า พลังน้ำที่ ระบบไฟฟ้าใช้เพื่อรักษาสมดุลของโหลดระบบ PSH จะกักเก็บพลังงานในรูปของพลังงานศักย์โน้มถ่วงของน้ำ โดยสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำที่ อยู่ระดับต่ำกว่า ไปยังที่สูงกว่า โดยปกติแล้วจะใช้ไฟฟ้าส่วนเกินราคาถูกในช่วงนอกเวลาพีคเพื่อเดินเครื่องสูบน้ำ ในช่วงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูง น้ำที่กักเก็บไว้จะถูกปล่อยออกมาผ่านกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับช่วยให้ สามารถเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง (เช่นพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานลม และพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ) หรือไฟฟ้าส่วนเกินจากแหล่งพลังงานพื้นฐานต่อเนื่อง (เช่น ถ่านหินหรือนิวเคลียร์) ไว้ใช้ในช่วงที่มีความต้องการสูงได้ [ 1 ] [ 2 ] อ่างเก็บน้ำที่ใช้กับระบบสูบกลับอาจมีขนาดเล็กมาก เมื่อเทียบกับทะเลสาบของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมที่มีกำลังการผลิตใกล้เคียงกัน และช่วงเวลาการผลิตมักจะน้อยกว่าครึ่งวัน

ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไป-กลับของระบบสูบน้ำแบบ PSH อยู่ระหว่าง 70% ถึง 80% แม้ว่าการสูญเสียในกระบวนการสูบน้ำจะทำให้โรงไฟฟ้าแห่งนี้เป็นผู้ใช้พลังงานสุทธิโดยรวม แต่ระบบก็สามารถเพิ่มรายได้โดยการขายไฟฟ้ามากขึ้นในช่วงที่มีความต้องการสูงสุดซึ่งเป็นช่วงที่ราคาไฟฟ้าสูงที่สุด หากทะเลสาบด้านบนมีปริมาณน้ำฝนมาก หรือได้รับน้ำจากแม่น้ำ โรงไฟฟ้าแห่งนี้ก็อาจเป็นผู้ผลิตพลังงานสุทธิได้เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิม

ระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำเป็นรูปแบบ การกักเก็บพลังงานโครงข่ายที่มีความจุมากที่สุดและในปี 2020 คิดเป็นประมาณ 95% ของการติดตั้งระบบกักเก็บพลังงานที่ใช้งานอยู่ทั่วโลก โดยมีกำลังการผลิตรวมที่ติดตั้งไว้มากกว่า 181  GWและในปี 2020 มีความจุในการกักเก็บพลังงานรวมที่ติดตั้งไว้มากกว่า  1.6 TWh [ 3 ]

ตาม ข้อมูล ของ สมาคมพลังงานน้ำระหว่างประเทศณ ปี 2025 [ 4 ] PSH ทั่วโลกมีกำลังการผลิต 200 GW และกักเก็บพลังงาน 9000 GWh ในขณะที่ ตลาด ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในแง่ของกำลังการผลิตไฟฟ้า ณ เดือนพฤษภาคม 2025 มีรายงานว่าการติดตั้ง BESS สะสมของจีน[ 5 ]อยู่ที่ 106.9 GW และ 240.3 GWh

หลักการพื้นฐาน

แผนภาพแสดงการกระจายพลังงานตลอดทั้งวันของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ สีเขียวแสดงถึงพลังงานที่ใช้ในการสูบน้ำ สีแดงแสดงถึงพลังงานที่ผลิตได้
พลังงานจากแหล่งกำเนิด เช่น แสงแดด ถูกนำมาใช้เพื่อยกน้ำขึ้นต้านแรงโน้มถ่วง ทำให้เกิดพลังงานศักยภาพขึ้น พลังงานศักยภาพที่สะสมไว้จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าและส่งเข้าสู่ระบบไฟฟ้า แม้ว่าแหล่งพลังงานเดิมจะไม่สามารถใช้งานได้ก็ตาม

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับโดยทั่วไปประกอบด้วยอ่างเก็บน้ำสองแห่งที่ระดับความสูงต่างกันซึ่งเชื่อมต่อกัน ในช่วงเวลาที่ความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำ กำลังการผลิตส่วนเกินจะถูกใช้เพื่อสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบน เมื่อมีความต้องการสูงขึ้น น้ำจะถูกปล่อยกลับไปยังอ่างเก็บน้ำด้านล่างผ่านกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับมักใช้ชุดกังหัน/เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกลับทิศทางได้ ซึ่งสามารถทำงานได้ทั้งเป็นปั๊มและเป็นกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (โดยทั่วไปคือ การออกแบบ กังหันฟรานซิส ) [ 6 ] การทำงานด้วยความเร็วแปรผันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเดินทางไปกลับในโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับให้ดียิ่งขึ้น[ 7 ] [ 8 ] ในการใช้งานไมโคร-PSH กลุ่มของปั๊มและปั๊มเป็นกังหัน (PAT) สามารถนำมาใช้สำหรับขั้นตอนการสูบและการผลิตตามลำดับ[ 9 ] สามารถใช้ปั๊มตัวเดียวกันในทั้งสองโหมดได้โดยการเปลี่ยนทิศทางการหมุนและความเร็ว: [ 9 ]จุดการทำงานในการสูบมักจะแตกต่างจากจุดการทำงานในโหมด PAT

ประเภท

ในระบบวงปิด โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับบริสุทธิ์จะกักเก็บน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำด้านบนโดยไม่มีน้ำไหลเข้าตามธรรมชาติ ในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับจะใช้การผสมผสานระหว่างการกักเก็บน้ำด้วยสูบกลับและโรงไฟฟ้าพลังน้ำ แบบดั้งเดิม โดยมีอ่างเก็บน้ำด้านบนที่ได้รับน้ำเติมเต็มบางส่วนจากน้ำไหลเข้าตามธรรมชาติจากลำธารหรือแม่น้ำ โรงไฟฟ้าที่ไม่ใช้การกักเก็บน้ำด้วยสูบกลับเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิม โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมที่มีความจุในการกักเก็บน้ำมากอาจมีบทบาทคล้ายกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับในระบบไฟฟ้าได้หากติดตั้งอุปกรณ์ที่เหมาะสม

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ

เมื่อพิจารณาถึงการสูญเสียจากการแปลงและการสูญเสียจากการระเหยจากผิวน้ำที่สัมผัสจะสามารถกู้คืนพลังงาน ได้ 70–80% หรือมากกว่านั้น [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]เทคนิคนี้ในปัจจุบันเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนมากที่สุดในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าปริมาณมาก แต่ต้นทุนการลงทุนและความจำเป็นของสภาพทางภูมิศาสตร์ที่เหมาะสมเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจเลือกสถานที่ตั้งโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบกลับ

ความหนาแน่นของพลังงานที่ค่อนข้างต่ำของระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำต้องใช้ปริมาณการไหลมากและ/หรือความแตกต่างของระดับความสูงระหว่างอ่างเก็บน้ำมาก วิธีเดียวที่จะกักเก็บพลังงานได้ในปริมาณมากคือการมีแหล่งน้ำขนาดใหญ่ตั้งอยู่ใกล้กับแหล่งน้ำที่สอง แต่ให้สูงกว่าแหล่งน้ำที่สองให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในบางแห่งสิ่งนี้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ในขณะที่บางแห่งแหล่งน้ำหนึ่งหรือทั้งสองแหล่งเป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น โครงการที่อ่างเก็บน้ำทั้งสองเป็นแหล่งน้ำเทียมและไม่มีการไหลเข้าตามธรรมชาติของอ่างเก็บน้ำใด ๆ เรียกว่าระบบ "วงปิด" [ 15 ]

ระบบเหล่านี้อาจประหยัดได้เนื่องจากช่วยลดความผันผวนของโหลดบนโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเช่นโรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ผลิตไฟฟ้าฐานโหลดสามารถดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดความจำเป็นของโรงไฟฟ้า "พีคกิ้ง" ที่ใช้เชื้อเพลิงชนิดเดียวกันกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนฐานโหลดหลายแห่ง คือ ก๊าซและน้ำมัน แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อความยืดหยุ่นมากกว่าประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้น ระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการประสานงานกลุ่มเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่หลากหลายขนาดใหญ่ต้นทุนการลงทุนสำหรับโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำค่อนข้างสูง แม้ว่าจะได้รับการบรรเทาลงบ้างจากอายุการใช้งานที่ยาวนานหลายทศวรรษ และในบางกรณีมากกว่าหนึ่งศตวรรษ[ 16 ] [ 17 ]ซึ่งยาวนานกว่าแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ถึงสามถึงห้าเท่า เมื่อราคาไฟฟ้าติดลบผู้ดำเนินการโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำอาจได้รับผลกำไรสองเท่า คือ เมื่อ "ซื้อ" ไฟฟ้าเพื่อสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบนในราคาสปอต ติดลบ และอีกครั้งเมื่อขายไฟฟ้าในภายหลังเมื่อราคาสูง

อ่างเก็บน้ำด้านบน ลลิน สตวลาน และเขื่อนของโครงการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับเฟสติเนียกในเวลส์ เหนือ สถานีผลิตไฟฟ้าด้านล่างมีกังหันน้ำสี่ตัวซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 360 เมกะวัตต์ภายใน 60 วินาทีหลังจากเกิดความต้องการใช้ไฟฟ้า

นอกจากจะช่วยจัดการพลังงานแล้ว ระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำยังช่วยรักษาเสถียรภาพความถี่ของเครือข่ายไฟฟ้า และให้พลังงานสำรอง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีความสามารถในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของความต้องการใช้ไฟฟ้าซึ่งอาจทำให้ความถี่และ แรงดันไฟฟ้า ไม่เสถียร ได้น้อยกว่าในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำ เช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังน้ำอื่นๆ สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดได้ภายในไม่กี่วินาที

ดังนั้นโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบกลับจึงสามารถให้บริการเสริมต่างๆ เช่น การควบคุมความถี่ การสำรองพลังงานหมุนเวียน การปรับโหลด และการสำรองพลังงานในการปฏิบัติงาน นอกเหนือจากการจัดเก็บพลังงานจำนวนมากและฟังก์ชันการลดการใช้พลังงานสูงสุด[ 18 ]ความยืดหยุ่นในการดำเนินงานนี้มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในระบบไฟฟ้าที่มีสัดส่วนการผลิตพลังงานหมุนเวียนแบบแปรผันมากขึ้น[ 19 ]

โดยทั่วไปแล้ว การใช้ประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำคือการรักษาสมดุลของโรงไฟฟ้าหลัก แต่ก็อาจใช้เพื่อลดความผันผวนของผลผลิตจากแหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องได้เช่นกันระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำจะช่วยเพิ่มกำลังการผลิตในช่วงเวลาที่มีการผลิตไฟฟ้าสูงและความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำ ทำให้ระบบมีกำลังการผลิตสูงสุดเพิ่มเติม ในบางพื้นที่ราคาไฟฟ้าอาจใกล้เคียงศูนย์หรือบางครั้งอาจติดลบในบางโอกาสที่มีการผลิตไฟฟ้ามากกว่าความต้องการใช้ไฟฟ้า แม้ว่าในปัจจุบันเหตุการณ์เช่นนี้จะเกิดขึ้นไม่บ่อยนักเนื่องจากพลังงานลมหรือ พลังงาน แสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว แต่การใช้พลังงานดังกล่าวเพิ่มขึ้นจะเพิ่มโอกาสที่จะเกิดเหตุการณ์เช่นนั้นขึ้น

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำมีแนวโน้มที่จะมีความสำคัญเป็นพิเศษในการสร้างสมดุลให้กับ การผลิต พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ขนาดใหญ่มาก [ 20 ]ความสามารถในการส่งกระแสไฟฟ้าทางไกลที่เพิ่มขึ้นควบคู่ไปกับการกักเก็บพลังงานจำนวนมากจะเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมการใช้งานแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่องในขนาดใหญ่[ 21 ]การแทรกซึมของไฟฟ้าหมุนเวียนที่ไม่มั่นคงในระดับ สูงในบางภูมิภาคคิดเป็น 40% ของผลผลิตประจำปี แต่อาจถึง 60% ก่อนที่จะต้องมีการกักเก็บพลังงานเพิ่มเติม[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]

สิ่งอำนวยความสะดวกขนาดเล็ก

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับขนาดเล็กไม่สามารถบรรลุผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจในระดับ เดียว กับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ แต่ก็มีอยู่บ้าง เช่น โครงการขนาด 13 เมกะวัตต์ล่าสุดในเยอรมนี Shell Energy ได้เสนอโครงการขนาด 5 เมกะวัตต์ในรัฐวอชิงตัน ในปี 2559 มีการเสนอโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับขนาดเล็กในอาคาร แม้ว่าจะไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจก็ตาม[ 25 ]นอกจากนี้ การสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ในภูมิทัศน์เมืองก็เป็นเรื่องยาก (และระดับน้ำที่ผันผวนอาจทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ) [ 25 ]อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนบางคนปกป้องความเรียบง่ายทางเทคโนโลยีและความมั่นคงของการจัดหาน้ำในฐานะปัจจัยภายนอกที่ สำคัญ [ 25 ]

ข้อกำหนดเกี่ยวกับสถานที่ตั้ง

ข้อกำหนดหลักสำหรับ PSH คือพื้นที่ที่เป็นเนินเขา แผนที่พลังงานน้ำแบบสูบกลับสีเขียวทั่วโลก[ 26 ]ระบุสถานที่ที่มีศักยภาพมากกว่า 800,000 แห่งทั่วโลก โดยมีการจัดเก็บพลังงานรวม 86 ล้าน GWh (เทียบเท่ากับการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพในแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าประมาณ 2 ล้านล้านก้อน) ซึ่งมากกว่าที่จำเป็นเพื่อรองรับไฟฟ้าหมุนเวียน 100% ประมาณ 100 เท่า ส่วนใหญ่เป็นระบบวงปิดที่อยู่ห่างจากแม่น้ำ พื้นที่ที่มีความสวยงามตามธรรมชาติและเขื่อนใหม่บนแม่น้ำสามารถหลีกเลี่ยงได้เนื่องจากมีสถานที่ที่มีศักยภาพจำนวนมาก โครงการบางโครงการใช้ประโยชน์จากอ่างเก็บน้ำที่มีอยู่แล้ว (เรียกว่า "bluefield") เช่น โครงการ Snowy 2.0 ขนาด 350 กิกะวัตต์ชั่วโมง[ 27 ]ที่กำลังก่อสร้างในออสเตรเลีย โครงการที่เสนอเมื่อเร็ว ๆ นี้บางโครงการเสนอให้ใช้ประโยชน์จากสถานที่ "brownfield"เช่น เหมืองร้าง เช่น โครงการ Kidston [ 28 ]ที่กำลังก่อสร้างในออสเตรเลีย[ 29 ]

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

โรงไฟฟ้าพลังน้ำเทามซอคอยู่ระหว่างการก่อสร้าง

ความต้องการน้ำสำหรับ PSH นั้นมีน้อย: [ 30 ]ประมาณ 1 กิกะลิตรของน้ำเติมเริ่มต้นต่อกิกะวัตต์-ชั่วโมงของการจัดเก็บ น้ำนี้จะถูกหมุนเวียนขึ้นเนินและลงเนินระหว่างอ่างเก็บน้ำทั้งสองเป็นเวลาหลายทศวรรษ แต่การสูญเสียจากการระเหย (นอกเหนือจากปริมาณน้ำฝนและการไหลเข้าจากทางน้ำในท้องถิ่น) จะต้องได้รับการทดแทน ความต้องการที่ดินก็มีน้อยเช่นกัน: ประมาณ 10 เฮกตาร์ต่อกิกะวัตต์-ชั่วโมงของการจัดเก็บ[ 30 ]ซึ่งน้อยกว่าพื้นที่ที่ใช้โดยฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมที่การจัดเก็บอาจรองรับได้มาก การจัดเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับแบบวงปิด (นอกแม่น้ำ) มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนน้อยที่สุด[ 31 ]ต่อหน่วยการจัดเก็บเมื่อเทียบกับตัวเลือกอื่นๆ สำหรับการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่

เทคโนโลยีที่มีศักยภาพ

น้ำทะเล

โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบกลับสามารถทำงานได้ด้วยน้ำทะเล แม้ว่าจะมีปัญหาเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับการใช้น้ำจืด เช่น การกัดกร่อนจากน้ำเค็มและการเจริญเติบโตของเพรียง[ 32 ]โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง Ranceขนาด 240 เมกะวัตต์ในฝรั่งเศส ซึ่งเปิดใช้งานในปี 1966 สามารถทำงานเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบกลับได้บางส่วน เมื่อน้ำขึ้นสูงในช่วงเวลาที่ไม่ใช่ช่วงพีค กังหันสามารถใช้สูบน้ำทะเลเข้าไปในอ่างเก็บน้ำได้มากกว่าปริมาณน้ำขึ้นสูงตามธรรมชาติที่น้ำขึ้นสูงจะนำเข้ามา โรงไฟฟ้าแห่งนี้เป็นโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียวในประเภทนี้

ในปี พ.ศ. 2542 โครงการ Yanbaru ขนาด 30 เมกะวัตต์ ในโอกินาวาเป็นการสาธิตครั้งแรกของระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำทะเล แต่ปัจจุบันได้ถูกยกเลิกการใช้งานไปแล้ว โครงการกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำทะเล Lanai ขนาด 300 เมกะวัตต์ได้รับการพิจารณาสำหรับเกาะ Lanai รัฐฮาวาย และมีการเสนอโครงการที่ใช้น้ำทะเลในประเทศไอร์แลนด์[ 33 ]โครงการที่เสนอสองโครงการในทะเลทรายอาตากามาทางตอนเหนือของชิลีจะใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์ (Skies of Tarapacá) ขนาด 600 เมกะวัตต์ร่วมกับระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำ (Mirror of Tarapacá) ขนาด 300 เมกะวัตต์ โดยสูบน้ำทะเลขึ้นไปบนหน้าผาชายฝั่งสูง 600 เมตร (2,000 ฟุต) [ 34 ] [ 35 ]

อ่างเก็บน้ำชายฝั่งน้ำจืด

น้ำจืดจากน้ำท่วมแม่น้ำจะถูกกักเก็บไว้ในพื้นที่ทะเลเพื่อทดแทนน้ำทะเลโดยการสร้างอ่างเก็บน้ำชายฝั่งน้ำที่กักเก็บไว้จะถูกสูบขึ้นไปยังพื้นที่สูงโดยการสร้างคลองกั้นน้ำและสถานีไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับหลายแห่งเพื่อวัตถุประสงค์ในการกักเก็บพลังงาน การชลประทาน อุตสาหกรรม เทศบาล การฟื้นฟูแม่น้ำที่ถูกใช้ประโยชน์มากเกินไป ฯลฯ โครงการอ่างเก็บน้ำชายฝั่งอเนกประสงค์เหล่านี้มีศักยภาพมหาศาลในการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมที่ผันแปรและไม่ต่อเนื่อง ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสะอาด เป็นกลางทางคาร์บอน และหมุนเวียนได้[ 36 ]

อ่างเก็บน้ำใต้ดิน

การใช้แหล่งกักเก็บน้ำใต้ดินได้รับการศึกษาแล้ว[ 37 ]ตัวอย่างเช่น โครงการ Summit ในNorton รัฐโอไฮโอโครงการ Maysville ในรัฐเคนตักกี้ (เหมืองหินปูนใต้ดิน) และโครงการ Mount Hope ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ซึ่งจะใช้เหมืองเหล็กเก่าเป็นแหล่งกักเก็บน้ำด้านล่าง ในปี 2018 มีการเสนอการจัดเก็บพลังงานที่ ไซต์ CallioในPyhäjärvi ( ฟินแลนด์ ) ซึ่งจะใช้เหมืองโลหะพื้นฐานที่ลึกที่สุดในยุโรป โดยมีความแตกต่างของระดับความสูง 1,450 เมตร (4,760 ฟุต) [ 38 ] การประมาณต้นทุนต่อกิโลวัตต์สำหรับโครงการเหล่านี้อาจต่ำกว่าโครงการบนพื้นผิวหากใช้พื้นที่เหมืองใต้ดินที่มีอยู่ มีโอกาสจำกัดเกี่ยวกับพื้นที่ใต้ดินที่เหมาะสม แต่จำนวนโอกาสในการกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำใต้ดินอาจเพิ่มขึ้นหากเหมืองถ่านหินที่ถูกทิ้งร้างพิสูจน์แล้วว่าเหมาะสม[ 39 ]สหรัฐอเมริกามีเหมืองถ่านหินที่ถูกทิ้งร้างครึ่งล้านแห่ง ซึ่งบางแห่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่สำหรับการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำได้[ 40 ]

ณ ปี 2022 บริษัทสตาร์ทอัพ Quidnet Energy ในสหรัฐอเมริกากำลังสำรวจการใช้บ่อน้ำมันและก๊าซที่ถูกทิ้งร้างเพื่อการกักเก็บแบบสูบกลับ หากประสบความสำเร็จ พวกเขาหวังที่จะขยายขนาดโดยใช้บ่อน้ำมันและก๊าซที่ถูกทิ้งร้างจำนวน 3 ล้านบ่อในสหรัฐอเมริกา[ 41 ] [ 42 ]

การใช้ไฮดรอลิกแฟรกเจอร์ริ่งช่วยให้สามารถกักเก็บแรงดันไว้ใต้ดินใน ชั้นหิน ที่ไม่สามารถซึมผ่านได้เช่น หินดินดาน[ 43 ]หินดินดานที่ใช้ไม่มีไฮโดรคาร์บอน[ 44 ]

ในเมืองเบนดิโกรัฐวิกตอเรีย ประเทศออสเตรเลีย กลุ่มความยั่งยืนของเบนดิโกได้เสนอให้ใช้เหมืองทองคำเก่าใต้เมืองเบนดิโกสำหรับการจัดเก็บพลังงานแบบสูบน้ำ[ 45 ]เบนดิโกมีเหมืองหินแข็งแบบปล่องลึกที่มีความหนาแน่นมากที่สุดในโลก โดยมีปล่องมากกว่า 5,000 แห่งที่ขุดลงไปใต้เมืองเบนดิโกในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 ปล่องที่ลึกที่สุดมีความลึกถึง 1,406 เมตรในแนวดิ่งใต้ดิน การศึกษาความเป็นไปได้เบื้องต้นเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าแนวคิดนี้เป็นไปได้ โดยมีกำลังการผลิต 30 เมกะวัตต์ และระยะเวลาการทำงาน 6 ชั่วโมง โดยใช้ระดับน้ำมากกว่า 750 เมตร

ระบบกระจายอำนาจ

การใช้งานขนาดเล็ก (หรือขนาดจิ๋ว) สำหรับระบบกักเก็บน้ำแบบสูบกลับสามารถสร้างได้บนลำธารและภายในโครงสร้างพื้นฐาน เช่น เครือข่ายน้ำดื่ม[ 46 ]และโครงสร้างพื้นฐานการผลิตหิมะเทียม ในเรื่องนี้ อ่างเก็บน้ำฝนได้รับการนำไปใช้จริงในฐานะโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับอ่างเก็บน้ำในระบบกักเก็บพลังงานน้ำแบบสูบกลับขนาดเล็ก[ 9 ]โรงงานดังกล่าวให้การกักเก็บพลังงาน แบบกระจาย และการผลิตไฟฟ้า แบบยืดหยุ่นแบบกระจาย และสามารถมีส่วนช่วยในการบูรณาการแบบกระจายศูนย์ของ เทคโนโลยี พลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่องเช่นพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์อ่างเก็บน้ำที่สามารถใช้สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับขนาดเล็กอาจรวมถึง[ 47 ]ทะเลสาบธรรมชาติหรือทะเลสาบเทียม อ่างเก็บน้ำภายในโครงสร้างอื่นๆ เช่น ระบบชลประทาน หรือส่วนที่ไม่ได้ใช้งานของเหมืองหรือสิ่งก่อสร้างทางทหารใต้ดิน ในสวิตเซอร์แลนด์ การศึกษาหนึ่งชี้ให้เห็นว่ากำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมดของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ขนาดเล็กในปี 2011 สามารถเพิ่มขึ้นได้ 3 ถึง 9 เท่าโดยการจัดหาเครื่องมือทางนโยบาย ที่เหมาะสม [ 47 ]

การใช้ระบบสูบน้ำของถัง เก็บน้ำ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กปิโกไฮโดรอาจมีประสิทธิภาพสำหรับระบบผลิตพลังงานในบ้านแบบ "วงปิด" ด้วยเช่นกัน[ 48 ] [ 49 ]

อ่างเก็บน้ำใต้น้ำ

ในเดือนมีนาคม 2017 โครงการวิจัย StEnSea (Storing Energy at Sea) ประกาศความสำเร็จในการทดสอบระบบกักเก็บพลังงานใต้น้ำแบบสูบกลับเป็นเวลาสี่สัปดาห์ ในระบบนี้ ทรงกลมกลวงที่จมอยู่ใต้น้ำและยึดตรึงไว้ที่ระดับความลึกมากทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บน้ำด้านล่าง ในขณะที่อ่างเก็บน้ำด้านบนเป็นแหล่งน้ำที่ล้อมรอบอยู่ ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเมื่อปล่อยน้ำเข้าไปผ่านกังหันแบบกลับทิศทางได้ที่ติดตั้งอยู่ภายในทรงกลม ในช่วงเวลาที่ไม่ใช้ไฟฟ้าสูงสุด กังหันจะเปลี่ยนทิศทางและสูบน้ำออกอีกครั้ง โดยใช้ไฟฟ้า "ส่วนเกิน" จากระบบสายส่ง

ปริมาณพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่อปล่อยน้ำเข้าไป จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความสูงของคอลัมน์น้ำเหนือทรงกลม กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ยิ่งทรงกลมอยู่ลึกมากเท่าใด ก็ยิ่งสามารถกักเก็บพลังงานได้หนาแน่นมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ความสามารถในการกักเก็บพลังงานของอ่างเก็บน้ำใต้น้ำจึงไม่ได้ถูกควบคุมโดยพลังงานจากแรงโน้มถ่วงในความหมายดั้งเดิม แต่ถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงความดันในแนวดิ่ง

ระบบสูบน้ำพลังน้ำความหนาแน่นสูง

RheEnergise [ 50 ]ได้เปิดใช้งานโรงงานขนาด 500 กิโลวัตต์ในเมืองพลีมัธ ประเทศอังกฤษในปี 2026 [ 51 ]จุดมุ่งหมายคือการพิสูจน์ประสิทธิภาพของระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำโดยใช้ของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ 2.5 เท่า ("ของแข็งแขวนลอยที่บดละเอียดในน้ำ" [ 52 ] ) เพื่อให้ "โครงการมีขนาดเล็กลง 2.5 เท่าสำหรับพลังงานเท่าเดิม" [ 53 ]

การเก็บรักษาในช่วงฤดูแล้ง

รัฐบาลแรงงานชุดที่หกของนิวซีแลนด์ได้ตรวจสอบการใช้โครงการกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำขนาดใหญ่มากเพื่อจัดการความผันผวนของปริมาณน้ำตามฤดูกาล โครงการ ทะเลสาบออนสโลว์ ที่เสนอ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการริเริ่มแบตเตอรี่นิวซีแลนด์ของรัฐบาล ได้รับการออกแบบมาเพื่อกักเก็บพลังงานระยะยาวประมาณ 5 TWh เพื่อบรรเทาความเสี่ยงจาก “ปีที่แห้งแล้ง” ของประเทศ ซึ่งปริมาณน้ำไหลเข้าสู่ทะเลสาบพลังน้ำที่มีอยู่ลดลงอาจนำไปสู่การขาดแคลนไฟฟ้าทั่วประเทศ แนวคิดของทะเลสาบออนสโลว์มีขนาดที่สามารถจัดหาพลังงานได้หลายเดือน ต้นทุนโดยประมาณของโครงการอยู่ที่ 15.7 พันล้านดอลลาร์นิวซีแลนด์[ 54 ] ในเดือนธันวาคม 2023 โครงการนี้ถูกยกเลิกโดย รัฐบาลแห่งชาติชุดที่หกของนิวซีแลนด์[ 55 ]

ประวัติศาสตร์

หลักการของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับในฐานะระบบกักเก็บพลังงาน

การใช้ระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำครั้งแรกเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2450 ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำ Engeweiher ใกล้กับเมือง Schaffhausen ประเทศสวิตเซอร์แลนด์[ 56 ] [ 57 ]ในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2470 กังหันน้ำแบบกลับทิศทางได้เริ่มใช้งานได้ อุปกรณ์นี้สามารถทำงานได้ทั้งในฐานะเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันและในทางกลับกันในฐานะปั๊มที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เทคโนโลยีทางวิศวกรรมขนาดใหญ่ล่าสุดคือเครื่องจักรความเร็วแปรผันเพื่อประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น เครื่องจักรเหล่านี้ทำงานแบบซิงโครไนซ์กับความถี่ของเครือข่ายเมื่อทำการผลิต แต่ทำงานแบบอะซิงโครนัส (ไม่ขึ้นอยู่กับความถี่ของเครือข่าย) เมื่อสูบน้ำ

การใช้ระบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงานครั้งแรกในสหรัฐอเมริกาเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2473 โดยบริษัท Connecticut Electric and Power Companyโดยใช้อ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ใกล้กับ เมือง นิว มิลฟอร์ด รัฐคอนเนตทิคัต สูบน้ำจากแม่น้ำฮูซาโทนิกไปยังอ่างเก็บน้ำที่อยู่สูงขึ้นไป 70 เมตร (230 ฟุต) [ 58 ]

ใช้งานได้ทั่วโลก

ในปี 2552 กำลังการผลิต ไฟฟ้าจากระบบสูบน้ำทั่วโลกอยู่ที่ 104 GW [ 59 ]ในขณะที่แหล่งข้อมูลอื่นอ้างว่าอยู่ที่ 127 GW ซึ่งครอบคลุมส่วนใหญ่ของระบบกักเก็บไฟฟ้าทุกประเภทในระดับสาธารณูปโภค[ 60 ] สหภาพยุโรปมีกำลังการผลิตสุทธิ 38.3 GW (36.8% ของกำลังการผลิตทั่วโลก) จากกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั้งหมด 140 GW และคิดเป็น 5% ของกำลังการผลิตไฟฟ้าสุทธิทั้งหมดในสหภาพยุโรป ญี่ปุ่นมีกำลังการผลิตสุทธิ 25.5 GW (24.5% ของกำลังการผลิตทั่วโลก) [ 59 ]

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับขนาดใหญ่ที่สุด 6 แห่งที่ยังเปิดใช้งานอยู่ มีรายชื่อดังต่อไปนี้(สำหรับรายชื่อโดยละเอียด โปรดดูที่ รายชื่อโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ) :

สถานีประเทศที่ตั้งกำลังการผลิตติดตั้ง ( เมกะวัตต์ )ความจุในการจัดเก็บ ( กิกะวัตต์ชั่วโมง )อ้างอิง
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับเฟิงหนิงจีน41°39′58″เหนือ116°31′44″ตะวันออก / 41.66611°N 116.52889°E / 41.66611; 116.52889 ( โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับเฟิงหนิง )3,60040[ 61 ] [ 62 ]
สถานีสูบน้ำบาธเคาน์ตี้สหรัฐอเมริกา38°12′32″เหนือ79°48′00″ตะวันตก / 38.20889°N 79.80000°W / 38.20889; -79.80000 ( สถานีสูบน้ำบาธเคาน์ตี้ )3,00324[ 63 ]
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับมณฑลกวางตุ้งจีน23°45′52″เหนือ113°57′12″ตะวันออก / 23.76444°N 113.95333°E / 23.76444; 113.95333 ( โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับกวางโจว )2,400[ 64 ] [ 65 ]
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับหุยโจวจีน23°16′07″เหนือ114°18′50″ตะวันออก / 23.26861°N 114.31389°E / 23.26861; 114.31389 ( โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับหุยโจว )2,400[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับโอคุตะรากิญี่ปุ่น35°14′13″เหนือ134°49′55″ตะวันออก / 35.23694°N 134.83194°E / 35.23694; 134.83194 (Okutataragi Hydroelectric Power Station)1,932[ 70 ]
โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับลูดิงตันสหรัฐอเมริกา43°53′37″เหนือ86°26′43″ตะวันตก / 43.89361°N 86.44528°W / 43.89361; -86.44528 (Ludington Pumped Storage Power Plant)1,87220[ 71 ] [ 72 ]
หมายเหตุ: กำลังการผลิตไฟฟ้าในหน่วยเมกะวัตต์เป็นหน่วยวัดขนาดโรงไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไป และสะท้อนถึงกำลังไฟฟ้าขาออกสูงสุดในทันที ส่วนการเก็บพลังงานในหน่วยกิกะวัตต์ชั่วโมง (GWh) คือความสามารถในการเก็บพลังงาน ซึ่งกำหนดโดยขนาดของอ่างเก็บน้ำด้านบน ความแตกต่างของระดับความสูง และประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า
ประเทศที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับมากที่สุดในปี 2017 [ 73 ]
ประเทศกำลังการผลิตไฟฟ้าจากระบบกักเก็บน้ำแบบสูบกลับ( กิกะวัตต์ )กำลังการผลิตติดตั้งทั้งหมด( GW ) [ 74 ]โรงไฟฟ้าพลังงานน้ำแบบสูบกลับ / กำลัง การผลิตรวม
จีน32.01646.01.9%
ญี่ปุ่น28.3322.28.8%
สหรัฐอเมริกา22.61074.02.1%
อิตาลี7.1117.06.1%
อินเดีย6.8308.82.2%
เยอรมนี6.5204.13.2%
สวิตเซอร์แลนด์6.419.632.6%
ฝรั่งเศส5.8129.34.5%
ออสเตรีย4.725.218.7%
เกาหลีใต้4.7103.04.6%
โปรตุเกส3.519.617.8%
สเปน (2024) [ 75 ]3.3129.02.6%
ยูเครน3.156.95.4%
แอฟริกาใต้2.956.65.1%
สหราชอาณาจักร2.894.63.0%
ออสเตรเลีย2.667.03.9%
รัสเซีย2.2263.50.8%
โปแลนด์1.737.34.6%
ประเทศไทย1.441.03.4%
บัลแกเรีย1.412.59.6%
เบลเยียม1.221.25.7%
โรงงานจัดเก็บแบบสูบน้ำ Kruonisประเทศลิทัวเนีย

ออสเตรเลีย

โรงไฟฟ้าพลังน้ำวิเวนโฮในรัฐควีนส์แลนด์สร้างขึ้นในปี 1984 โดยทำงานด้วยการสูบน้ำจากเขื่อนวิเวนโฮขึ้นไปยังเขื่อนสปลิตยาร์ดครีก (ความจุ 28,700 เมกะลิตร) ซึ่งสามารถนำไปใช้ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำได้ 570 เมกะวัตต์ภายใน 10 ชั่วโมง[ 76 ]ดำเนินการโดยคลีนโค ควีนส์แลนด์ซึ่งเป็นบริษัทที่รัฐบาลควีนส์แลนด์ เป็นเจ้าของ [ 77 ]

ออสเตรเลียมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับขนาด 15 กิกะวัตต์ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างหรืออยู่ในขั้นตอนการพัฒนา

ตัวอย่างเช่น:

  • ในเดือนมิถุนายน ปี 2018 รัฐบาลกลางออสเตรเลียประกาศว่าได้ระบุพื้นที่ 14 แห่งในแทสเมเนียสำหรับโครงการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ซึ่งมีศักยภาพในการเพิ่มกำลังการผลิต 4.8 กิกะวัตต์ให้กับโครงข่ายไฟฟ้าแห่งชาติ หากมีการสร้างสายส่งเชื่อมต่อที่สองใต้ช่องแคบบาสส์
  • โครงการ Snowy 2.0 จะเชื่อมต่อเขื่อนที่มีอยู่สองแห่งในเทือกเขา Snowy ของรัฐนิวเซาท์เวลส์ เพื่อให้ได้กำลังการผลิต 2 GW และความจุในการเก็บกัก 350 GWh [ 78 ]โครงการนี้กำลังเผชิญกับความท้าทายมากมาย[ 79 ]
  • ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2565 โครงการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ (PHES) ได้รับการประกาศที่ไพโอเนียร์ - เบอร์เดกินในควีนส์แลนด์ตอนกลาง ซึ่งมีศักยภาพที่จะเป็นหนึ่งใน PHES ที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่ 2.5 — 5 GW / 120 GWh เมื่อโครงการถูกยกเลิกในปี พ.ศ. 2567 [ 80 ]การคาดการณ์ราคาไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 60% สำหรับปี พ.ศ. 2568 [ 81 ]

จีน

จีนมีกำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับมากที่สุดในโลก และกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2562 บริษัทการไฟฟ้าแห่งรัฐของจีนประกาศแผนการลงทุน 5.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ 5 แห่ง รวมกำลังการผลิต 6 กิกะวัตต์ ซึ่งจะตั้งอยู่ในมณฑลเหอเป่ย จี๋หลิน เจ้อเจียง ซานตง และเขตปกครองตนเองซินเจียง จีนตั้งเป้าที่จะสร้างโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับให้ได้ 40 กิกะวัตต์ภายในปี พ.ศ. 2563 [ 82 ]

ในปี 2024 จีนได้เพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ (PSH) อีก 7.75 กิกะวัตต์ ทำให้กำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็น 58.69 กิกะวัตต์ โดยมีกำลังการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่า 200 กิกะวัตต์ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างหรือได้รับการอนุมัติ จีนกำลังดำเนินการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ในปี 2030 ที่ 120 กิกะวัตต์[ 83 ]

นอร์เวย์

มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ 9 แห่งที่มีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 1344 เมกะวัตต์ และผลิตไฟฟ้าเฉลี่ยต่อปี 2247 กิกะวัตต์ชั่วโมง โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับในนอร์เวย์นั้นสร้างแตกต่างจากที่อื่น ๆ ทั่วโลกเล็กน้อย โดยได้รับการออกแบบสำหรับการสูบน้ำตามฤดูกาล โรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ไม่สามารถหมุนเวียนน้ำได้อย่างไม่สิ้นสุด แต่สูบและนำกลับมาใช้ใหม่ได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้น เหตุผลก็คือการออกแบบอุโมงค์และระดับความสูงของอ่างเก็บน้ำด้านล่างและด้านบน บางแห่ง เช่น โรงไฟฟ้า Nygard สูบน้ำจากหลายจุดรับน้ำในแม่น้ำขึ้นไปยังอ่างเก็บน้ำ

โรงไฟฟ้าพลัง น้ำที่ใหญ่ที่สุดคือ ซอร์ดาล (Saurdal) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ โรงไฟฟ้าพลังน้ำ อูลลา-ฟอร์เร (Ulla-Førre ) มี กังหันฟรานซิส (Francis turbine)ขนาด 160 เมกะวัตต์ จำนวน 4 ตัวแต่มีเพียง 2 ตัวเท่านั้นที่สามารถหมุนได้สองทิศทาง อ่างเก็บน้ำด้านล่างอยู่สูงกว่าตัวโรงไฟฟ้า ดังนั้นน้ำที่สูบขึ้นมาจึงสามารถใช้ได้เพียงครั้งเดียวก่อนที่จะต้องไหลไปยังโรงไฟฟ้าพลังน้ำถัดไปคือ ควิลดาล (Kvilldal) ซึ่งอยู่ถัดไปตามระบบอุโมงค์ และนอกจากอ่างเก็บน้ำด้านล่างแล้ว โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งนี้ยังรับน้ำที่สูบขึ้นมาจากแม่น้ำ/ลำธารและอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กอีก 23 แห่ง ซึ่งบางส่วนได้ผ่านโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กกว่ามาก่อนแล้ว

สหรัฐอเมริกา

แผนที่ภูมิประเทศแบบนูนต่ำแสดงระดับความสูงต่ำของโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับเทาม์ซอคในรัฐมิสซูรี สหรัฐอเมริกา ทะเลสาบบนภูเขาสร้างอยู่บนพื้นราบ จึงจำเป็นต้องสร้างเขื่อนล้อมรอบพื้นที่ทั้งหมด

ในปี 2553 สหรัฐอเมริกามีกำลังการผลิตไฟฟ้าจากระบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงาน 21.5 GW (20.6% ของกำลังการผลิตทั่วโลก) [ 84 ] ระบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงานมีส่วนช่วยในการผลิตพลังงาน 21,073 GWh ในปี 2563 ในสหรัฐอเมริกา แต่ได้พลังงานสุทธิ -5,321 GWh เนื่องจากมีการใช้พลังงานในการสูบน้ำมากกว่าการผลิตพลังงาน[ 85 ]กำลังการผลิตไฟฟ้าจากระบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงานเพิ่มขึ้นเป็น 21.6 GW ในปี 2557 โดยระบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงานคิดเป็น 97% ของพลังงานสำรองขนาดใหญ่ในสหรัฐอเมริกา ณ ปลายปี 2557 มีโครงการที่เสนอไว้ 51 โครงการ โดยมีกำลังการผลิตใหม่รวม 39 GW ในทุกขั้นตอนของกระบวนการออกใบอนุญาตของ FERC สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บพลังงานแห่งใหม่ในสหรัฐอเมริกา แต่ไม่มีโรงไฟฟ้าแห่งใหม่ใดอยู่ระหว่างการก่อสร้างในสหรัฐอเมริกาในขณะนั้น[ 86 ] [ 87 ]

อิตาลี

อิตาลีมีการใช้งานระบบกักเก็บพลังงานแบบสูบน้ำ ( pompaggi ) สูงสุดในปี 2546 โดยมีปริมาณประมาณ 8 TWh [ 88 ]เป็นเวลาหลายทศวรรษที่อิตาลีมีกำลังการผลิตส่วนเกินเนื่องจากโครงการนิวเคลียร์ของตนเองถูกระงับในช่วงทศวรรษ 1980 ดังนั้นสถานีสูบน้ำส่วนใหญ่จึงดำเนินการในเวลากลางคืนเมื่อฝรั่งเศสส่งออกไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนเกินในราคาเกือบเป็นศูนย์[ 88 ]ในปี 2562 ผู้ดำเนินการโครงข่ายไฟฟ้าต้องการให้สร้างกำลังการผลิตเพิ่มอีก 6 GW ในภาคกลางและภาคใต้ของอิตาลี[ 88 ]ในปี 2567 เอดิสันวางแผนกำลังการผลิตใหม่ 500 MW [ 89 ]

สหราชอาณาจักร

สหราชอาณาจักรมีโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับที่ใช้งานอยู่ 4 แห่ง โดยมีกำลังการผลิต 2.8 GW และกำลังการผลิตพลังงานรวม 23.9 GWh [ 90 ]ได้แก่Dinorwig (1728 MW), Cruachan (440 MW), Ffestiniog (360 MW) และFoyers (300 MW) [ 90 ]

ณ ปี 2025 โรงงานขนาด 1300 เมกะวัตต์ในที่ราบสูงสกอตแลนด์ชื่อCoire Glasกำลังได้รับการพัฒนาโดย SSE Renewables โดยมีกำลังการผลิตพลังงาน 30 กิกะวัตต์ชั่วโมง[ 91 ] [ 92 ]

อินโดนีเซีย

ในประเทศอินโดนีเซีย โครงการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับในระบบชวา-บาหลีกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างเพื่อเพิ่มเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าและสนับสนุนการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนในภูมิภาค ส่วนประกอบหลักคือโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับอัปเปอร์ซิโซกัน (UCPS) ในชวาตะวันตก จะมีกำลังการผลิตติดตั้งประมาณ 1,040 เมกะวัตต์ (หน่วย 260 เมกะวัตต์จำนวน 4 หน่วย) โรงงานแห่งนี้จะดำเนินการทั้งในโหมดการผลิตและการสูบน้ำเพื่อรักษาสมดุลความต้องการใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสุดและช่วงเวลาที่มีความต้องการต่ำ และได้รับการออกแบบให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 6.5 ชั่วโมงต่อวัน โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนทางการเงินร่วมกันจากธนาคารโลกและธนาคารเพื่อการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานแห่งเอเชีย (AIIB) ด้วยเงินทุนรวมประมาณ 610 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดว่าจะเริ่มดำเนินการประมาณปี 2025 โครงการนี้ถือเป็นการพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับขนาดใหญ่แห่งแรกของอินโดนีเซียและเป็นก้าวสำคัญในโครงการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้าชวา-บาหลีให้ทันสมัย​​[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]

ระบบไฮบริด

เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมอาจใช้ระบบสูบน้ำแบบไฮบริด ซึ่งทั้งผลิตพลังงานจากน้ำที่ไหลเข้าสู่อ่างเก็บน้ำตามธรรมชาติ และเก็บน้ำที่สูบกลับขึ้นไปในอ่างเก็บน้ำจากด้านล่างของเขื่อนเขื่อนแกรนด์คูเลในสหรัฐอเมริกาได้รับการขยายด้วยระบบสูบน้ำกลับในปี 1973 [ 96 ]เขื่อนที่มีอยู่แล้วอาจได้รับการปรับปรุงใหม่ด้วยกังหันแบบกลับทิศทาง ซึ่งจะช่วยยืดระยะเวลาที่โรงไฟฟ้าสามารถทำงานได้เต็มกำลัง นอกจากนี้ อาจมีการเพิ่มโรงไฟฟ้าแบบสูบน้ำกลับ เช่นเขื่อนรัสเซล (1992) เข้าไปในเขื่อนเพื่อเพิ่มกำลังการผลิต การใช้อ่างเก็บน้ำด้านบนและระบบส่งน้ำของเขื่อนที่มีอยู่แล้วสามารถเร่งโครงการและลดต้นทุนได้

ดูเพิ่มเติม

  • แผนที่โลกสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับครอบคลุมพื้นที่ที่มีศักยภาพกว่า 600,000 แห่ง
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pumped-storage_hydroelectricity&oldid=1358831232 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ

ระบบผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ( PSH ) หรือระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ ( PHES ) เป็นรูปแบบหนึ่งของการกักเก็บพลังงานไฟฟ้า พลังน้ำที่...

หลักการพื้นฐาน

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับโดยทั่วไปประกอบด้วยอ่างเก็บน้ำสองแห่งที่ระดับความสูงต่างกันซึ่งเชื่อมต่อกัน ในช่วงเวลาที่ความต้องการใช้ไฟฟ้าต่ำ กำลังการผลิตส่วนเกินจะถูกใช้เพื่อสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำด้านบน เมื่อมีความต้องการสูงขึ้น...

ประเภท

ในระบบวงปิด โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับบริสุทธิ์จะกักเก็บน้ำไว้ในอ่างเก็บน้ำด้านบนโดยไม่มีน้ำไหลเข้าตามธรรมชาติ ในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับจะใช้การผสมผสานระหว่างการกักเก็บน้ำด้วยสูบกลับและ โรงไฟฟ้าพลังน้ำ แบบดั้งเดิม...

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ

เมื่อพิจารณาถึงการสูญเสียจากการแปลงและการสูญเสียจากการระเหยจากผิวน้ำที่สัมผัสจะสามารถ กู้คืนพลังงาน ได้ 70–80% หรือมากกว่านั้น [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]...