⏰ 5 minut czasu czytania
Strona główna » Blog »
W obliczu rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną oraz coraz większego udziału odnawialnych źródeł energii w miksie energetycznym, magazynowanie energii staje się jednym z kluczowych wyzwań dla światowej energetyki. Elektrownie szczytowo-pompowe, choć znane od kilkudziesięciu lat, zyskują dziś na znaczeniu jako jeden z najbardziej sprawdzonych i skalowalnych sposobów gromadzenia nadwyżek energii. Warto jednak zadać sobie pytanie: czy w obliczu dynamicznego rozwoju baterii litowo-jonowych, wodoru czy magazynów cieplnych, elektrownie tego typu wciąż są opłacalne i efektywne?
Zasada działania elektrowni szczytowo-pompowej
Elektrownia szczytowo-pompowa wykorzystuje różnicę poziomów między dwoma zbiornikami wodnymi. W okresach niskiego zapotrzebowania na energię, kiedy prąd jest tańszy lub występuje jego nadwyżka w sieci, woda jest pompowana z dolnego zbiornika do górnego. Następnie, w czasie szczytowego zapotrzebowania, woda z górnego zbiornika jest spuszczana z powrotem w dół, napędzając turbiny i wytwarzając energię elektryczną.
Cały proces jest w pełni odwracalny, a sprawność cyklu magazynowania i oddawania energii wynosi zazwyczaj od 70% do 80%. Oznacza to, że z każdej 1 MWh energii włożonej w pompowanie można odzyskać 0,7–0,8 MWh w czasie produkcji.
Historia i globalne zastosowanie
Pierwsze elektrownie szczytowo-pompowe zaczęły powstawać w Europie już w latach 20. XX wieku, a ich dynamiczny rozwój nastąpił po II wojnie światowej, szczególnie w krajach górskich, takich jak Szwajcaria, Austria czy Japonia. Obecnie to właśnie one stanowią dominującą formę dużych magazynów energii na świecie, według Międzynarodowej Agencji Energetycznej odpowiadają za ponad 90% całkowitej mocy zainstalowanych magazynów energii elektrycznej.
W Polsce największym tego typu obiektem jest Elektrownia Szczytowo-Pompowa Żarnowiec o mocy 716 MW, zdolna do szybkiego dostarczenia energii w krytycznych momentach zapotrzebowania. Inne przykłady to elektrownie w Solinie czy Porąbce-Żar.
Efektywność energetyczna: mocne i słabe strony
Pod względem sprawności, elektrownie szczytowo-pompowe ustępują jedynie niektórym nowoczesnym magazynom bateryjnym, ale przewyższają je w skali działania. Tam, gdzie bateria jest w stanie magazynować energię w skali godzin, elektrownia wodna może przechowywać energię przez całe dni, a nawet tygodnie.
Ich ogromną zaletą jest też możliwość bardzo szybkiego uruchomienia pełną moc można uzyskać w ciągu kilku minut od wydania polecenia, co czyni je idealnym narzędziem do stabilizowania sieci w przypadku nagłych wahań zapotrzebowania lub awarii.
Słabą stroną jest jednak lokalizacja, budowa elektrowni szczytowo-pompowej wymaga odpowiednich warunków geograficznych: znacznej różnicy wysokości i możliwości stworzenia dwóch zbiorników wodnych. To ogranicza liczbę miejsc, w których takie inwestycje mogą powstać. Ponadto koszty budowy są wysokie, a proces inwestycyjny długotrwały i skomplikowany pod względem środowiskowym.
Znaczenie w kontekście energetyki odnawialnej
Rozwój OZE, w szczególności fotowoltaiki i farm wiatrowych, powoduje coraz większe wahania w produkcji energii. Elektrownie szczytowo-pompowe mogą pełnić rolę gigantycznych „akumulatorów” pozwalających na magazynowanie nadwyżek w ciągu dnia lub przy silnym wietrze, a następnie oddawanie energii w godzinach wieczornych lub w okresach bezwietrznych.
To szczególnie ważne w kontekście stabilności sieci elektroenergetycznej. Bez magazynów energii, nadmiar prądu z OZE mógłby prowadzić do przeciążenia sieci lub konieczności ograniczania produkcji.
Porównanie z innymi technologiami magazynowania energii
W ostatnich latach dynamicznie rozwijają się alternatywne metody magazynowania, takie jak baterie litowo-jonowe, magazyny przepływowe, sprężone powietrze czy magazyny wodorowe. Każde z tych rozwiązań ma swoje zalety, jednak elektrownie szczytowo-pompowe wyróżniają się przede wszystkim:
- długą żywotnością – mogą działać nawet kilkadziesiąt lat przy stosunkowo niewielkich kosztach eksploatacyjnych,
- dużą pojemnością magazynową – liczoną w setkach lub tysiącach megawatogodzin,
- niskim kosztem przechowywania energii w długim okresie, w porównaniu z bateriami, których koszt jednostkowy spada, ale wciąż jest wyższy przy dużych skalach.
Baterie mają przewagę w zakresie elastyczności lokalizacji i szybkości budowy, jednak przy potrzebie gromadzenia ogromnych ilości energii wciąż ustępują elektrowniom wodnym.
Wpływ na środowisko i kontrowersje
Budowa elektrowni szczytowo-pompowej to poważna ingerencja w środowisko. Wymaga stworzenia dużych zbiorników wodnych, które mogą wpływać na lokalny ekosystem, faunę i florę. Konieczne jest często przesiedlanie mieszkańców czy zmiana przebiegu rzek.
Z drugiej strony, w porównaniu do elektrowni węglowych czy gazowych, obiekty te nie emitują zanieczyszczeń w trakcie pracy, a ich wpływ na klimat jest minimalny. W wielu przypadkach starannie zaplanowane inwestycje pozwalają na częściową rekultywację terenów lub stworzenie nowych siedlisk dla ptaków wodnych.
Przyszłość elektrowni szczytowo-pompowych w Polsce i na świecie
W Polsce potencjał budowy nowych elektrowni tego typu jest ograniczony, jednak wciąż istnieją lokalizacje, które mogłyby zostać wykorzystane. Równolegle, na świecie trwają prace nad modernizacją istniejących obiektów; zwiększaniem ich mocy, pojemności zbiorników i automatyzacją sterowania.
Nowym kierunkiem są tzw. elektrownie grawitacyjne wykorzystujące opuszczanie ciężkich bloków lub specjalnych zbiorników z wodą w szybach kopalnianych. Takie rozwiązania mogą stanowić uzupełnienie tradycyjnych elektrowni szczytowo-pompowych w miejscach, gdzie brak jest dużych różnic wysokości.
Podsumowanie: efektywność w dużej skali
Elektrownie szczytowo-pompowe pozostają jednym z najbardziej efektywnych sposobów magazynowania energii w skali krajowej lub regionalnej. Ich ograniczenia wynikają głównie z wymagań geograficznych i wysokich kosztów początkowych, ale tam, gdzie są możliwe do realizacji, stanowią niezastąpione narzędzie bilansowania sieci elektroenergetycznej.
W erze rosnącego udziału OZE ich rola prawdopodobnie jeszcze wzrośnie, ponieważ żaden inny magazyn energii nie łączy tak dużej pojemności, trwałości i możliwości szybkiego reagowania. Wyzwanie dla przyszłych dekad będzie polegało na tym, aby rozwijać tę technologię w harmonii z naturą i lokalnymi społecznościami.
Oprac: greenspark.com.pl | Foto: pixabay.com
Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz.U. 1994 nr 24 poz. 83 z późn. zm.). Wszelkie prawa autorskie przysługują greenspark.com.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za pisemną zgodą właściciela witryny.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś nasz artykuł do końca.
Chcesz wymienić się doświadczeniem, podzielić ciekawym newsem, zaproponować temat lub współpracę?
Skontaktuj się z nami, korzystając z poniższego
Formularza Kontaktowego