Ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge (ORNL) ανέπτυξαν με επιτυχία προηγμένα εργαλεία μοντελοποίησης που θα μπορούσαν να μετατρέψουν τα χιλιάδες εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία της χώρας σε τεράστιες υπόγειες δεξαμενές για αποθήκευση ενέργειας.
Νέα μοντέλα
Δημιουργώντας υδροδυναμικά και χημικά μοντέλα υψηλής πιστότητας, η ομάδα ξεπέρασε ένα σημαντικό τεχνικό εμπόδιο στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο αυτές οι ανενεργές τοποθεσίες μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για αντλιοστάσια υδροηλεκτρικής ενέργειας (PSH).
Αυτή η εξέλιξη προσφέρει μια διπλή λύση για το ενεργειακό τοπίο των ΗΠΑ. Παρέχει την αποθήκευση μακράς διάρκειας που απαιτείται για ένα δίκτυο ουδέτερου άνθρακα, ενώ παράλληλα αναζωογονεί τις πρώην μεταλλευτικές κοινότητες.
Επαναπροσδιορίζοντας την «μπαταρία νερού»
Η παραδοσιακή PSH ονομάζεται συχνά «μπαταρία νερού» επειδή λειτουργεί μετακινώντας νερό μεταξύ δύο δεξαμενών σε διαφορετικά υψόμετρα.
Όταν η ενέργεια είναι φθηνή ή άφθονη, όπως κατά τη διάρκεια ενός ηλιόλουστου απογεύματος, το νερό αντλείται προς τα πάνω. Όταν η ζήτηση αυξάνεται, το νερό απελευθερώνεται μέσω τουρμπίνων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ενώ η PSH αντιπροσωπεύει σήμερα πάνω από το 90% όλων των αποθηκευτικών χώρων ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας στις Ηνωμένες Πολιτείες, η ανάπτυξή της έχει ιστορικά καθυστερήσει λόγω γεωγραφίας. Οι τυπικές εγκαταστάσεις απαιτούν τεράστια βουνά ή λόφους για να δημιουργήσουν την απαραίτητη διαφορά ύψους, γνωστή και ως «κεφαλή».
Η ανακάλυψη του ORNL αλλάζει αυτό το παράδειγμα μεταφέροντας τη λειτουργία υπόγεια.
H νέα προσέγγιση
Αυτή η προσέγγιση αξιοποιεί την υπάρχουσα υποδομή χρησιμοποιώντας βαθιά φρέατα εγκαταλελειμμένων ορυχείων ως την κάτω δεξαμενή αντί να κατασκευάζει νέες εγκαταστάσεις στις πλαγιές των βουνών.
Με αυτόν τον τρόπο, η τεχνολογία μπορεί να επεκταθεί σε πιο επίπεδες γεωγραφικές περιοχές που προηγουμένως δεν ήταν επιλέξιμες για υδροηλεκτρική ενέργεια. Επιπλέον, η χρήση αυτών των υπαρχουσών σηράγγων και φρεατίων μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής και επιταχύνει τα χρονοδιαγράμματα ανάπτυξης.
Υπερνίκηση των κινδύνων χημικής διάβρωσης και σταθερότητας
Η επαναχρησιμοποίηση ενός ανθρακωρυχείου είναι πολύπλοκη επειδή το περιβάλλον μέσα σε ένα ορυχείο είναι χημικά ενεργό και δομικά περίπλοκο. Ο ανώτερος ερευνητής του ORNL, Thien Nguyen, σημείωσε ότι ενώ η υπόγεια PSH είναι μια συναρπαστική ευκαιρία, η βιομηχανία πρέπει πρώτα να ξεπεράσει προκλήσεις όπως η χημική διάβρωση και η δομική σταθερότητα.
Τα νέα μοντέλα ORNL επιτρέπουν στους μηχανικούς να προσομοιώνουν ακριβώς πώς κινείται το νερό μέσα από αυτές τις συγκεκριμένες σήραγγες και πώς αλληλεπιδρά με τα εγγενή ορυκτά. Αυτό βοηθά τους ερευνητές να προβλέψουν τους κινδύνους διάβρωσης, εντοπίζοντας πώς τα υπολείμματα ορυκτών μπορεί να βλάψουν ακριβές τουρμπίνες.
Τους επιτρέπει επίσης να αξιολογήσουν τη δομική ακεραιότητα για να διασφαλίσουν ότι η ταχεία κίνηση του νερού υπό υψηλή πίεση δεν προκαλεί θραύση ή κατάρρευση των τοιχωμάτων των ορυχείων.
«Η υπόγεια PSH είναι μια συναρπαστική ευκαιρία, αλλά πρέπει να ξεπεράσουμε προκλήσεις όπως η χημική διάβρωση και η δομική σταθερότητα», δήλωσε ο ανώτερος ερευνητής του ORNL, Thien Nguyen.
Μελλοντική οικονομική και συστημική ανάλυση
Τώρα, η ομάδα του ORNL κινείται προς μια ολοκληρωμένη τεχνοοικονομική ανάλυση.
«Τα εργαλεία μοντελοποίησής μας θα βοηθήσουν τους συνεργάτες του κλάδου να αξιολογήσουν αυτούς τους κινδύνους και να λάβουν τεκμηριωμένες αποφάσεις σχετικά με το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία των εγκαταστάσεων σε συγκεκριμένες τοποθεσίες ενδιαφέροντος», κατέληξε ο Galen Fader, Επιστημονικός Συγγραφέας στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν επίσης να διεξάγουν αναλύσεις αποδοτικότητας συστημάτων για να προσδιορίσουν τις βέλτιστες πρακτικές για την κατασκευή και τη λειτουργία των εγκαταστάσεων σε συγκεκριμένες τοποθεσίες ενδιαφέροντος.
Μετατρέποντας τις περιβαλλοντικές υποχρεώσεις σε περιουσιακά στοιχεία κλίμακας δικτύου, αυτή η έρευνα θα μπορούσε σύντομα να επιτρέψει στα ίδια τα ορυχεία που κάποτε τροφοδοτούσαν τη βιομηχανική εποχή να σταθεροποιήσουν το μέλλον της καθαρής ενέργειας.
www.worldenergynews.gr
