Elektrownia szczytowo-pompowa
Elektrownia szczytowo-pompowa (ESP) – zakład przemysłowy, którego zadaniem jest przemiana energii elektrycznej w energię grawitacyjną wody pompowanej do górnego zbiornika oraz proces odwrotny.
W elektrowni szczytowo-pompowej zamienia się energię elektryczną na energię potencjalną grawitacji poprzez wpompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego w okresie nadwyżki produkcji nad zapotrzebowaniem na energię elektryczną (np. w nocy), a następnie, w godzinach szczytu, następuje odwrócenie procesu.
Na tym też opiera się ekonomika działania tych elektrowni. Energia elektryczna jest skupowana w okresie, kiedy jest najtańsza, a oddawana do systemu (sprzedawana) w okresie najwyższego zapotrzebowania i za wyższą cenę.
Wbrew nazwie elektrownia taka nie produkuje sumarycznie prądu i jest de facto bardzo skutecznym akumulatorem o ogromnej pojemności i sprawności energetycznej rzędu 70–80%[1]. Istotną jej zaletą jest możliwość względnie szybkiego uruchomienia w nagłym przypadku; pełną moc osiąga ona w ciągu kilku minut (np. w Elektrowni Porąbka-Żar rozruch turbin trwa 180 sekund).
Elektrownie szczytowo-pompowe uzupełniają źródła energii, w których występują okresowe nadwyżki energii, czy to spowodowane niemożnością szybkiego dostosowania ilości wytwarzanej energii elektrycznej do bieżącego zapotrzebowania (na przykład w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych opalanych węglem, siłowniach jądrowych mających ograniczoną możliwość sterowania) czy źródłach odnawialnych jak fotowoltaika, czy turbiny wiatrowe. W przypadku siłowni cieplnych nadwyżka mocy, która musi być utrzymywana w porze nocnej, przepadłaby bezpowrotnie, gdyby nie została zmagazynowana przez elektrownie szczytowo-pompowe w energii potencjalnej wody.
Elektrownie szczytowo-pompowe są najpowszechniej (obecnie i już od kilkudziesięciu lat) używanymi dużymi magazynami energii elektrycznej – 95% światowych zasobów o łącznej mocy 184 GW, z ciągłymi perspektywami i potrzebami ich dalszego rozwoju[2]. Alternatywami dla nich są między innymi: magazynowanie energii za pomocą sprężonego powietrza, produkcja syntetycznych paliw, magazynowanie energii w postaci termicznej oraz wiele innych rodzajów magazynów energii, które jednak najczęściej są bardziej kosztowne lub nadal nie dość rozwinięte technologicznie[3].
Elektrownie szczytowo-pompowe w Polsce
edytuj- Elektrownia Żarnowiec – moc 716–800 MW po modernizacji w 2009, przed modernizacją 680 MW[4][5], magazynowanie 3,6 GWh energii elektrycznej[6] (planowana rozbudowa do nawet 5,8 GWh[7], największa w Polsce)
- Elektrownia Porąbka-Żar – moc 500–540 MW[8], magazynowanie 2 GWh[9]
- Zespół Elektrowni Wodnych Solina-Myczkowce – moc 199 MW po modernizacji 2000–2003[10], przed modernizacją 136 MW, magazynowanie 1,3 GWh[11]
- Elektrownia Żydowo – moc 167 MW po modernizacji zakończonej w 2013 r. (pierwsza w Polsce)[12], przed modernizacją 156 MW, magazynowanie 0,7 GWh[11]
- Elektrownia Czorsztyn-Niedzica-Sromowce Wyżne – moc 94,6 MW, magazynowanie 1 GWh[11]
- Elektrownia Dychów – moc 88 MW (do września 2005 – 79,3 MW), 103 MW w zespole ESP, magazynowanie 0,22 GWh (planowana rozbudowa do 0,31 GWh)[7]
Ogółem, w skali kraju elektrownie szczytowo-pompowe oferują 1,8 GW mocy i magazynowanie niecałych 9 GWh.[11][13] Dla porównania moc 26 ESP w Niemczech wynosi 6,3 GW plus wykorzystanie 3,4 GW spoza kraju[2], w Wielkiej Brytanii moc ESP wynosi 2,9 GW a magazynowanie 30 GWh (2009)[11].
Planowane elektrownie szczytowo-pompowe w Polsce
edytuj- Elektrownia szczytowo-pompowa Młoty (Powiat kłodzki) – budowę rozpoczęto w roku 1972, po czym w 1981 ją wstrzymano. Od 2021 r. rozważane jest wznowienie budowy. Projektowana moc 750 MW, magazynowanie 3,5–4 GWh[14][8][15],
- Elektrownia szczytowo-pompowa Jawor (gmina Solina pow. leski/pow. bieszczadzki). Projektowana moc 520 MW[16],
- Elektrownia szczytowo-pompowa Kadyny/Tolkmicko (pow. elbląski). Projektowana moc 1040 MW, magazynowanie 12 GWh[7] (byłaby największą w kraju)[17],
- Elektrownia szczytowo-pompowa Rożnów II. Projektowana moc 700 MW, magazynowanie 3,5 GWh[8][7].
Rozważane historycznie elektrownie szczytowo-pompowe w Polsce
edytuj- Elektrownia szczytowo-pompowa Sobel (pow. nowotarski/pow. nowosądecki, 1000–1400[18] MW) wraz z elektrownią wodną Dunajec III (150 MW)
- Elektrownia szczytowo-pompowa Niewistka (pow. brzozowski, 1000[19][7] MW)
- Elektrownia szczytowo-pompowa Pilchowice III (612 MW)[5]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Bełchatów (500 MW, magazynowanie 2,5 GWh)[20]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Żabnica (pow. żywiecki)
- Elektrownia szczytowo-pompowa Smolniki (200 MW)[21][22]
- Elektrownia szczytowo-pompowa w d. Kopalni Węgla Kamiennego Krupiński (93 MW)[19]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Chojna (5,6 MW)[7]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Turów (700MW–2,3 GW)[23][24][25]
Największe elektrownie szczytowo-pompowe na świecie
edytuj- Elektrownia szczytowo-pompowa Fengning (Chiny) – moc 3,6 GW, magazynowanie rzędu 40 GWh (uruchomiona na przełomie 2021/2022 r.)[26][27]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Bath County (USA) – moc 3,0 GW, magazynowanie 24 GWh[26][28]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Guangdong (Chiny) – moc 2,4 GW[29]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Huizhou (Chiny) – moc 2,4 GW[30]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Okutataragi (Japonia) – moc 1,9 GW[26]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Ludington (USA) – moc 1,9 GW[31]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Raccoon Mountain (USA) – moc 1,65 GW, magazynowanie 36,3 GWh[32]
- Elektrownia szczytowo-pompowa Grand'Maison (Francja) – moc 1,8 GW, magazynowanie 34,8 GWh
- Elektrownia szczytowo-pompowa Drakensberg (RPA) – moc 1,0 GW, magazynowanie 27,6 GWh
- Elektrownia szczytowo-pompowa Bad Creek (USA) – moc 1,0 GW, magazynowanie 25,5 GWh
- Elektrownia szczytowo-pompowa Cortes La Muela (Hiszpania) – moc 1,5 GW, magazynowanie 24,5 GWh[33]
Przypisy
edytuj- ↑ Jacob, Thierry.Pumped storage in Switzerland – an outlook beyond 2000 Stucky. Accessed: 13 February 2012.
- ↑ a b Dariusz Ciepiela: Niemcy budują elektrownie szczytowo-pompowe. U nas temat ucichł. wnp.pl, 2020-07-28. [dostęp 2021-10-21].
- ↑ Chmielewski A., Kupecki J., Szabłowski Ł., Fijałkowski K.J., Zawieska J., Bogdziński K., Kulik O. i Adamczewski T: Dostępne i przyszłe formy magazynowania energii. [w:] Święty graal neutralności klimatycznej: magazyny energii [on-line]. Fundacja WWF Polska, 2020. [dostęp 2023-01-02]. ISBN 978-83-60757-55-0.
- ↑ Janusz Steller: Hydropower and its development • Energetyka wodna i jej rozwój. Acta Energetica, 2013, 3/16 s. 7–20. [dostęp 2022-04-23]. (ang. • pol.).
- ↑ a b Janusz Steller: Z dziejów energetyki wodnej na ziemiach polskich – część II. Energetyka Wodna, 2014. [dostęp 2022-04-23]. (pol.).
- ↑ Elektrownia Wodna Żarnowiec – historia i dzień dzisiejszy. elektroenergetyka.pl. [dostęp 2022-03-09]. (pol.).
- ↑ a b c d e f Zespół ekspercki ds. budowy ESP: Rola elektrowni szczytowo-pompowych w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym: uwarunkowania i kierunki rozwoju – Raport. gov.pl, 2022. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ a b c Tomasz Elżbieciak: Elektrownie szczytowo-pompowe coraz pilniej potrzebne. WysokieNapiecie.pl, 2022-06-27. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ Patrycja Rapacka: Mała wielka elektrownia szczytowo-pompowa Porąbka Żar. globenergia.pl. [dostęp 2022-03-09].
- ↑ Zespół Elektrowni Wodnych Solina–Myczkowce. [dostęp 2014-02-15]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-02-21)].
- ↑ a b c d e David J.C. MacKay: Zrównoważona energia – bez bicia piany. UIT Cambridge (2008), Fundacja EkoRozwoju (2011), 2011. s. 201. [dostęp 2022-03-10]. ISBN 978-83-923848-1-6. (ang. • pol.).
- ↑ Energa zakończyła modernizację elektrowni Żydowo [online], wnp.pl portal gospodarczy, 24 października 2013 [zarchiwizowane z adresu 2016-03-04] (pol.).
- ↑ Stanisław Lewandowski, Mariusz Lewandowski, Janusz Steller: Hydrozespoły odwracalne o zmiennej prędkości obrotowej – możliwości i korzyści techniczno-ekonomiczne. [dostęp 2022-03-10].
- ↑ Karol Kołtowski: Nowa elektrownia szczytowo-pompowa. Wznowią prace po 33 latach. gadzetomania.pl, 2022-01-18. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ Dariusz Ciepiela: PGE rozważa dokończenie budowy elektrowni za 4 mld zł. wnp.pl, 2021-05-06. [dostęp 2021-10-21].
- ↑ Tomasz Elźbieciak, Najpierw Młoty, potem Bieszczady? PGE analizuje kolejną elektrownię szczytowo-pompową [online], WysokieNapiecie.pl, 1 czerwca 2023 [dostęp 2023-06-01] (pol.).
- ↑ Stanisław Lewandowski, Tadeusz Kiedrowski, Adam Adamkowski, Janusz Steller: Wybrane doświadczenia modernizacji hydrozespołu nr 2 Elektrowni Szczytowo-Pompowej Żarnowiec. elektroenergetyka.pl, 02 2003. [dostęp 2022-04-23]. (pol.).
- ↑ Andrzej Korczak, Jan Rduch: Energetyka wodna w Polsce; stan aktualny i perspektywy rozwoju. wis.pol.lublin.pl, 2009. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ a b Tomasz Elżbieciak: Wodne elektrownie szczytowe mogą wrócić z wielką pompą. WysokieNapiecie.pl, 2022-03-29. [dostęp 2022-04-24]. (pol.).
- ↑ Józef Sawicki: Analiza technicznych możliwości budowy elektrowni szczytowo-pompowej w odkrywkach KWB „Bełchatów”. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, 2009, 128(36) s. 211–219. [dostęp 2022-04-23]. (pol.).
- ↑ Jakub Jurasz: Optymalizacja mocy zainstalowanej w słoneczno-wiatrowo-pompowym układzie źródeł energii. AGH, Wydział Zarządzania, Katedra Inżynierii Zarządzania, 06 2016. s. 45–47. [dostęp 2022-04-23]. (pol.).
- ↑ Jakub Jurasz: Integracja źródeł generacji wiatrowej i słonecznej z krajową siecią energetyczną w oparciu o elektrownie szczytowo-pompowe. AGH, 2017-07-05. s. 22. [dostęp 2022-04-23]. (pol.).
- ↑ Rząd planuje budowę nowych elektrowni szczytowo-pompowych. Turów wpisuje się idealnie!. WysokieNapiecie.pl, 2021-10-27. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ Pomysł na Turów? Elektrownia szczytowo-pompowa. zgorzelec.info, 2022-01-21. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ Elektrownia Turów ma szansę produkować zieloną energię. portalkomunalny.pl, 2020-10-06. [dostęp 2022-08-17].
- ↑ a b c Największa elektrownia szczytowo-pompowa na świecie rozpoczęła pracę. gramwzielone.pl, 2022-01-14. [dostęp 2022-03-10].
- ↑ Zhang Mingxin: Clean power plant online to ensure sound Beijing Winter Olympics. ecns.cn, 2021-12-31. [dostęp 2022-04-23]. (ang.).
- ↑ Ryan Koronowski: The Inside Story Of The World’s Biggest ‘Battery’ And The Future Of Renewable Energy. [w:] Think Progress [on-line]. 2013-08-27. [dostęp 2022-03-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (2019-06-11)]. (ang.).
- ↑ Pumped-Storage Hydroelectric Plants in China. 2011-12-31. [dostęp 2022-03-10]. [zarchiwizowane z tego adresu].
- ↑ Huizhou Pumped-storage Power Station. PSIQuartz. [dostęp 2022-03-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (15 July 2011)].
- ↑ Ludington Pumped Storage. [dostęp 2022-03-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-10-23)].
- ↑ Sandia National Laboratories: DOE OE Global Energy Storage Database. [dostęp 2022-03-10].
- ↑ La Muela II Pumped storage power station | Iberdrola. [dostęp 2022-03-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-12-21)].