英國德文郡首創「高密度」水力系統開始發電

英國德文郡首創「高密度」水力系統開始發電

該專案採用的技術即使在平緩坡地也能儲存與釋放再生能源。

創新技術

位於德文郡普利茅斯郊外的一座山坡「電池」,已開始利用首創的地下水力發電系統發電。
這項開創性技術意味著水力發電——最古老的儲能形式之一——可以在平緩坡地上儲存與釋放再生能源,而非傳統所需的陡峭壩壁或高山。
這項設計使水力發電原理可作為「長時儲能」形式,在英國及全球比傳統水力發電壩更多的地點應用。這類專案的建設速度也可能更快、成本更低。

運作原理

RheEnergise 公司的工程師建造這項專案,模擬英國傳統水力發電廠的運作方式——數十年來為電網供電,在電力充裕時用電將水抽至高處,待電力短缺時再將水釋放流經渦輪機發電。
但該公司的「高密度」水力專案不使用水,而是採用富含礦物質的流體,其密度為水的 2.5 倍以上,因此在不到一半高度的坡地上即可產生相同的電量。

運作成效

RheEnergise 執行長史蒂芬・克羅瑟(Stephen Crosher)表示,這項獲政府支持的專案能夠穩定達成 500 千瓦的發電目標——若持續運轉,足以供應 400 戶家庭一年的用電量。這為該技術投下信任票,該公司正準備在全球建設商業規模的專案。

擴展計畫

RheEnergise 表示,正與英國、義大利、波蘭、西班牙及北美的獨立開發商洽談,計畫在未來三年內建設首座商業規模專案。預計在 2030 年代與大型電力公司合作開發更大型專案,屆時再生能源的廣泛使用預計將使長時儲能選項備受追捧。

政府支持

英國政府已提供逾 6,900 萬英鎊的資金用於開發長時儲能選項,並相信使用此技術可透過將超低碳發電儲存更長時間,協助管理風電與太陽能發電的波動,從而降低達成淨零目標的成本。
這可以減少在再生能源發電低迷時用以補充電力供應所需的化石燃料,並減少系統營運商在風電與太陽能發電量可能壓垮電網時被迫付費要求其停止發電的頻率。

官方回應

科學、創新、研究與核能部長乃乃克・乃蘭斯(Patrick Vallance)表示:「隨著我們轉向潔淨電力,儲能將扮演越來越重要的角色。RheEnergise 的首創系統有潛力強化我們未來的長時儲能能力。隨著英國電力需求成長並邁向我們能掌控的潔淨電力系統,擴大這類創新的規模至關重要。」

相較傳統水力發電的關鍵優勢

地形彈性: 可在平緩坡地運作,不僅限於陡峭山區或壩壁。
地理可及性: 可在英國及全球更多地點部署。
建設速度: 專案建設可能比傳統水力發電壩更快。
成本效益: 建設成本可能低於傳統大型水力基礎設施。
地下安裝: 嵌入式系統將視覺與環境衝擊降至最低。

技術解析

傳統抽蓄水力發電需要顯著的高度落差才能產生有意義的電力輸出。這通常將部署地點限制於具備適合大型水庫地理條件的山區。
RheEnergise 的創新使用密度為水 2.5 倍的富礦物質流體。這意味著相同的儲能容量可透過以下方式達成:
更低的高度落差: 坡度不到傳統系統一半的高度。
更小的基礎設施占地: 因流體密度較高,水庫規模縮小。
更靈活的選址: 可在緩坡丘陵運作,而非僅限於陡峭山區。
該系統運作原理與傳統抽蓄儲能相同:電力透過將流體抽至高處為「電池」充電,放電時則將流體向下釋放流經渦輪機發電。

因應電網挑戰

英國電網隨著再生能源擴張面臨日益嚴峻的挑戰:
間歇性管理: 風電與太陽能發電量隨天氣條件變化。
棄電成本: 當供電超過需求時,電網營運商需付費要求發電商停止發電。
化石燃料備援: 當再生能源表現不佳時,傳統電廠目前填補缺口。
尖峰需求: 儲能有助於在不使用化石燃料發電的情況下滿足傍晚用電尖峰。
RheEnergise 系統等長時儲能技術透過將過剩的再生能源發電儲存數小時或數天,然後在需要時釋放,來應對這些挑戰。

市場時機

較大型專案的 2030 年代時程與預期的再生能源部署時程一致。隨著風電與太陽能容量擴大,長時儲能的價值也等比例增加。
目前電力市場根據充電與放電期間的價差補償儲能設施。隨著再生能源滲透率提高,這些價差應會擴大,改善儲能的經濟效益。

與其他儲能技術的比較

鋰離子電池: 對於短時儲能(2~4 小時)表現優異,但用於較長時間則成本高昂。
傳統抽蓄水力: 成熟技術,但受地理限制且環境爭議性高。
壓縮空氣儲能: 需要適合的地下地質條件(鹽穴、廢棄天然氣田)。
氫儲能: 仍在發展中,轉換過程存在效率損失。
RheEnergise 的技術佔據中間地帶:儲能時間比電池長、選址比傳統抽蓄水力更靈活、且比新興氫能系統更簡單。

環境考量

相較於傳統水力發電壩經常淹沒山谷並迫使社區遷移,地下安裝將地表擾動降至最低。富礦物質流體的環境特性需要謹慎評估,尤其是潛在洩漏的影響。
然而,促進更大規模的再生能源整合可取代化石燃料發電,提供明確的氣候效益。

商業可行性問題

康伍德專案 500 千瓦的容量相較於商業需求微乎其微。擴大至數百萬瓦級系統將考驗該技術能否在更大規模下維持其優勢。
與替代方案的成本競爭力仍不確定。雖然可能比傳統抽蓄水力便宜,但富礦物質流體與專用設備相較於簡單的水基系統可能增加費用。

前進之路

未來三年在國際市場的成功將證明該技術的商業可行性。若示範專案達成性能與成本目標,RheEnergise 可望在日益成長的長時儲能市場中站穩腳步。
對英國而言,該技術提供了可支持淨零目標的本土創新,同時創造製造與安裝就業機會。政府 6,900 萬英鎊的資助反映出對長時儲能對再生能源主導電網至關重要的認知。
問題在於高密度水力發電能否在競爭日益激烈的儲能市場中,與成熟的儲能技術及新興替代方案一較高下。

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