Sähköenergian varastointi on varsin keskeinen ongelma varsin monenlaisissa energiantuotantojärjestelmissä.
Itse olen miettinyt mahdollisuutta tallentaa energiaa potentiaalienergian muodossa. Järjestelmäni olisi sellainen, että siinä pumpattaisiin vettä korkealla olevaan säiliöön/varastoaltaaseen. Sitten kun energiaa tarvittaisiin, tätä vettä laskettaisiin sähköturbiinien lävitse.
Tällainen energian varastointitapa voisi tulla kysymykseen esim. tuuli- ja aurinkoenergian hyödyntämisessä. Näiden energiantuotantotapojen yhteydessä ongelmana on niiden epäsäännöllisyys.
Kysymys kuuluukin, kuinka hyvä hyötysuhde tällaisella energian varastointijärjestelmällä olisi mahdollista saavuttaa?
Kysymys energia-alan
asiantuntijoille.
13743
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 13
Vanhimmat
http://en.wikipedia.org/wiki/Pumped-storage_hydroelectricity
Ongelmana on että KWh on aika iso yksikkö joten säiliön koko pitäisi olla niin jumalattoman suuri ettei tasamalle kannata edes ajatella. Vuoristossa tietenkin toisin ja siellä käytetäänkin kys. pumpp.
Hyöty on suuri mutta hyötysuhde huono. Pumppaaminen on ihan normihommaa alueilla, missä on suuria korkeuseroja, esim. Norjassa. Ei mitään eksotiikkaa: Ihan vesivoimalan käyttämillä pumpuilla vesi pumpataan joutoaikaan ylös takaisin patoon, josta se sitten sähkön kulutuspiikin aikaan tulee alas käyttöön. Eräänlainen tasausvoimala siis, vaikka se itse vain kuluttaa sähköä...
hyötysuhde on huono? Onko tämä joku mutu (musta tuntuu) -juttu vai onko sinulla jotain todellista tietoa asiasta? Kummassa vaiheessa se hyötysuhde huononee? Vettä ylös pumpattaessa vai sähköä uudelleen tuotettaessa? Wikipedian mukaan ainakin vesivoimalat toimivat erittäin hyvällä hyötysuhteella. Ks. http://fi.wikipedia.org/wiki/Vesivoima
Voimalan hyötysuhde on sinänsä hyvä, mutta pitää muistaa että tappio syntyy kahdesti. Pumppuvoimalan nostaessa vettä yläaltaaseen hyötysuhde on ihan sama kuin alastullessa eli noin 80%. Kun tämä tappio syntyy kahdesti eli 0,8 x 0,8 on vain 0,64 eli 64%, menetys on jo yli kolmasosa koko energiasta. Toistaiseksi on järkevintä säädellä kulutushuippuja vain ajoittamalla vesivoiman tuotanto kulutushuippuihin, eli käyttää sitä taktiikkaa mitä on käytetty tähänkin asti.
Thaimaassaa on käytössä muutamia tämän tyyppisiä varastoaltaita. Yöllä pumpataan täyteen kun sähkönkulutus on pieni ja päivisin lasketaan tyhjäksi, voimalan läpi tietysti. Linkin allas näyttää olevan jotain 600m kanttiinsa. syvyydestä en tiedä. Korkeuseroa on muutama sata metriä. http://www.panoramio.com/photo/3276743
Yleensä käytössä on vaikkapa jonkinlainen keskipakopumppu, jolla vesi nostetaan vastamäkeen. Hyötysuhde luokkaa 75-85% hyvin valittussa. http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/motorchallenge/pdf/PUMPS_efficiency_basic.pdf Alaspäin on jokin turbiini, jonka tyyppi riippuu putouskorkeudesta. Suomessa yleensä aika matalia, joten esim. Kaplan-turbiini, jonka hyötysuhde on yleensä yli 90%. http://en.wikipedia.org/wiki/Kaplan_turbine Joskus käytetään turbiinia, joka voidaan muuttaa pumpuksi jollain mekanismilla. Minulla ei ole tarkempaa tietoa sen tehokkuudesta. Eli tarkastellaan asiaa erillisillä toimilaitteilla. Siis pumppu n. 80% ja turbiini n. 90%. Lisäksi hyvin suunnitetujen ja valittujen generaattorin ja sähkömoottorin hyötysuhteet lienevät luokkaa 95%. Noilla tiedoilla voimme laskea hyötysuhteen, kun emme huomioi siirtohäviöitä. Kokonaishyötysuhde on: k = 0.8*0.9*0.95*0.95 = 0.6498 ~ 0.65 Elikkä veden kierrätys hukkaa kokonaisenergiasta ehkä ainakin noin 35% Suomessa (putkistokitkaa ei ole huomioitu). Tuota kannattaa kuitenkin tarkastella energiakustannusten valossa. Jos myyt energiaa 100 yksikköä, niin tulee sitä ostaa 154 yksikköä, jotta altaan saa taas täytettyä (ainakin 35% menee harakoille). Jos ostohinta on o ja myyntihinta m, niin saadaan yhtälö: m > o*1.54 Eli jos saat ostettua energiaa noin puoleen hintaan kuin myyt sitä, niin sillä kannataa pumpata vettä yläaltaaseen. Kannattaa käyttää vaikkapa halpaa yösähköä. Sveitsissä tuo on varsin yleistä touhua: http://www.youtube.com/watch?v=gxyQQND4PGI&feature=channel_page Hakusana "pump-fed power plant". Alppien huipulla on yläallas, josta lasketaan vettä ala-altaaseen Euroopan huippukulutuksen aikana, jolloin energiasta maksetaan maltaita. Hekään eivät pumppaa kaikkea takaisin, koska Alpeille sataa vettä (lunta) jatkuvasti, joten osa yläaltaan vedestä on ilmaista. Pumput pyörivät halvalla yösähköllä. Energian myyntihinta on jopa 7-kertainen ostohintaan verrattuna. Putouskorkeus noin 1000 m. Kyseinen laitos toimii vain huippukulutuksen aikana, joten sen käyttöaste voi olla matala.
siinä on jo luonnostaan putouskorkeutta ja yläallas jossain tunturin huipulla.
Parempi on jättää laskematta vettä alas vesivoimalan kautta silloin kun sähköä on muutoinkin tarpeeksi saatavilla.
Jos nyt satuit lukemaan tuon Wikin artikkelin, niin siellä mainittiin, että menetelmää käytetään esimerkiksi säilömään tuulisähköä silloin, kun tuulisähkölle ei ole muuta käyttöä, mutta sitä voidaan kuitenkin tehokkaasti tuottaa eli sattuu tuulemaan sopivasti. Tuollaisen pumppuvoimalan hyötysuhteeksi on eri lähteissä arvioitu 70-85 prosenttia, mikä on kuta kuinkin sama kuin valmistettaessa sähköllä elektrolyysin avulla vetyä. Vedyn kokonaishyötysuhde putoaa kuitenkin alemmaksi, koska polttokennoilla ei ole taidettu vielä laboratoriossakaan saavuttaa 75 prosentin hyötysuhdetta.
> Jep, ja polttokennolaitteisto on varsin kallis sekä kuluva, joten tuotantokustannukset ovat aika rapeita. Lisäksi tietysti vedyn varastointi on hankalaa: se vuotaa säiliön seinän läpi, joten siinäkin menetetään puhdasta energiaa reippaanlaisesti.
tehään suomessa jatkuvasti. Kaikki vesivoima on ns. säätövoimaa eli ydinvoimalat paahtaa täysillä koko ajan ja vesivoimalat varastoi suuriin altaisiin vettä (esin oulujärvi) ja tyhjentävät altaita kun on tarvis. Tässä hommassa tuulivoima on hyttysen pieru saharassa.
pumppaus esim. oulujoella olisi rahan heittämistä kaivoon.