Studi mengidentifikasi dua metode penyimpanan energi terkompresi dan situs untuk Northwest.
Cukup energi angin Northwest untuk menggerakkan sekitar 85.000 rumah setiap bulan dapat disimpan di batu berpori jauh di bawah tanah untuk digunakan nanti, menurut sebuah studi baru yang komprehensif. Para peneliti di Pacific Northwest National Laboratory dari Departemen Energi dan Administrasi Daya Bonneville mengidentifikasi dua metode unik untuk pendekatan penyimpanan energi ini dan dua lokasi Washington timur untuk mempraktikkannya.
Pembangkit energi penyimpanan udara terkompresi dapat membantu menyelamatkan tenaga angin yang melimpah di kawasan itu - yang sering diproduksi pada malam hari ketika angin kencang dan permintaan energi rendah - untuk nanti, ketika permintaan tinggi dan pasokan listrik semakin tegang. Pembangkit ini juga dapat beralih antara penyimpanan energi dan pembangkit listrik dalam beberapa menit, memberikan fleksibilitas untuk menyeimbangkan pembangkit energi angin yang sangat bervariasi di kawasan ini sepanjang hari.
Siluet ladang angin. Kredit: Shutterstock / WDG Photo
“Dengan Standar Portofolio Terbarukan yang mengharuskan negara bagian untuk memiliki sebanyak 20 atau 30 persen listriknya berasal dari sumber variabel seperti angin dan matahari, pabrik penyimpanan energi udara terkompresi dapat memainkan peran yang berharga dalam membantu mengelola dan mengintegrasikan daya terbarukan ke Barat Laut. jaringan listrik, ”kata Steve Knudsen, yang mengelola studi untuk BPA.
Rekening penghematan energi geologis
Semua instalasi penyimpanan energi udara terkompresi bekerja di bawah premis dasar yang sama. Ketika daya berlimpah, itu diambil dari jaringan listrik dan digunakan untuk menyalakan kompresor udara besar, yang mendorong udara bertekanan ke dalam struktur penyimpanan geologi bawah tanah. Kemudian, ketika permintaan daya tinggi, udara yang tersimpan dilepaskan kembali ke permukaan, di mana ia dipanaskan dan bergegas melalui turbin untuk menghasilkan listrik. Instalasi penyimpanan energi udara terkompresi dapat menghasilkan kembali sebanyak 80 persen dari listrik yang mereka konsumsi.
Dua pabrik penyimpanan energi udara terkompresi yang ada di dunia - satu di Alabama, yang lain di Jerman - menggunakan gua garam buatan manusia untuk menyimpan kelebihan listrik. Studi PNNL-BPA meneliti pendekatan yang berbeda: menggunakan reservoir batuan berpori alami yang berada jauh di bawah tanah untuk menyimpan energi terbarukan.
Ketertarikan pada teknologi telah meningkat pesat dalam dekade terakhir karena perusahaan listrik dan lainnya mencari cara yang lebih baik untuk mengintegrasikan energi terbarukan ke jaringan listrik. Sekitar 13 persen, atau hampir 8.600 megawatt, dari pasokan listrik Northwest berasal dari angin. Ini mendorong BPA dan PNNL untuk menyelidiki apakah teknologi tersebut dapat digunakan di Northwest.
Para peneliti di PNNL dan BPA telah mengidentifikasi situs yang mereka sebut Yakima Minerals yang berjarak sekitar 10 mil di sebelah utara Selah, Washington, dan dapat menampung fasilitas penyimpanan energi udara tekan geothermal berkekuatan 83 megawatt.
Untuk menemukan lokasi potensial, tim peneliti meninjau Provinsi Dataran Tinggi Columbia, lapisan tebal batuan basal vulkanik yang menutupi sebagian besar wilayah. Tim mencari reservoir basal bawah tanah yang setidaknya 1.500 kaki, 30 kaki tebal dan dekat dengan saluran transmisi tegangan tinggi, di antara kriteria lainnya.
Mereka kemudian memeriksa data publik dari sumur yang dibor untuk eksplorasi atau penelitian gas di Situs Hanford di Washington tenggara. Data sumur dicolokkan ke dalam model komputer STOMP PNNL, yang mensimulasikan pergerakan cairan di bawah tanah, untuk menentukan seberapa banyak udara yang dimiliki berbagai situs yang dipertimbangkan secara andal dapat bertahan dan kembali ke permukaan.
Dua desain pelengkap yang berbeda
Analisis mengidentifikasi dua lokasi yang sangat menjanjikan di Washington timur. Satu lokasi, dijuluki Situs Columbia Hills, tepat di utara Boardman, Ore., Di sisi Washington di Sungai Columbia. Yang kedua, disebut Situs Mineral Yakima, adalah sekitar 10 mil utara Selah, Washington, di daerah yang disebut Yakima Canyon.
Tetapi tim peneliti menentukan kedua lokasi tersebut cocok untuk dua jenis fasilitas penyimpanan energi udara tekan yang sangat berbeda. Situs Columbia Hills dapat mengakses jalur pipa gas alam di dekatnya, sehingga cocok untuk fasilitas energi udara tekan konvensional. Fasilitas konvensional semacam itu akan membakar sejumlah kecil gas alam untuk memanaskan udara terkompresi yang dilepaskan dari penyimpanan bawah tanah. Udara panas kemudian akan menghasilkan lebih dari dua kali kekuatan dari pembangkit listrik gas alam.
Situs Yakima Minerals, bagaimanapun, tidak memiliki akses mudah ke gas alam. Jadi tim peneliti membuat berbagai jenis fasilitas penyimpanan energi udara terkompresi: yang menggunakan energi panas bumi. Fasilitas hybrid ini akan mengekstraksi panas geotermal dari bawah tanah untuk menyalakan chiller yang akan mendinginkan kompresor udara fasilitas, membuatnya lebih efisien. Energi panas bumi juga akan memanaskan kembali udara saat kembali ke permukaan.
"Menggabungkan energi panas bumi dengan penyimpanan energi udara terkompresi adalah konsep kreatif yang dikembangkan untuk mengatasi masalah teknik di Situs Mineral Yakima," kata Fellow Laboratorium PNNL dan pemimpin proyek Pete McGrail. "Konsep fasilitas hybrid kami secara signifikan memperluas energi panas bumi di luar penggunaan tradisionalnya sebagai teknologi pembangkit listrik beban-dasar yang terbarukan."
Para peneliti di PNNL dan BPA telah mengidentifikasi situs yang mereka sebut Columbia Hills di utara Boardman, Ore., Di sisi negara bagian Washington dari Sungai Columbia, yang dapat menampung fasilitas penyimpanan energi udara konvensional berkekuatan 207 megawatt.
Studi ini menunjukkan kedua fasilitas dapat menyediakan penyimpanan energi selama periode waktu yang lama. Ini terutama dapat membantu Northwest selama musim semi, ketika kadang-kadang ada lebih banyak angin dan tenaga air daripada daerah dapat menyerap. Kombinasi limpasan berat dari salju yang mencair dan sejumlah besar angin, yang sering berhembus di malam hari ketika permintaan listrik rendah, dapat melonjak produksi listrik di wilayah tersebut. Agar jaringan listrik regional tetap stabil dalam situasi seperti itu, manajer sistem tenaga listrik harus mengurangi pembangkit listrik atau menyimpan kelebihan pasokan listrik. Teknologi penyimpanan energi seperti penyimpanan energi udara terkompresi dapat membantu wilayah memanfaatkan produksi energi bersih berlebih secara maksimal.
Bekerja dengan Northwest Power and Conservation Council, BPA sekarang akan menggunakan data kinerja dan ekonomi dari studi untuk melakukan analisis mendalam tentang manfaat bersih yang dapat dihasilkan dari penyimpanan energi udara terkompresi ke Pacific Northwest. Hasilnya dapat digunakan oleh satu atau lebih utilitas regional untuk mengembangkan proyek percontohan penyimpanan energi udara komersial.
Melalui Laboratorium Nasional Barat Laut Pasifik