Согласно новому исследованию, небольшие русловые гидроэнергетические проекты способны обеспечивать такую же стабильность при базовой нагрузке, как и плотинные гидроэлектростанции. При этом русловые ГЭС легко подстраиваются под изменения рынка и нагрузку сети в режиме реального времени. Очевидно, что США пытается расширить список одинаково надежных источников возобновляемой энергии. Один из вариантов — более адаптивная (и прибыльная) гидроэнергия, которой не нужны плотины.
Руководит исследованием Национальная лаборатория Айдахо (INL). Она изучает возможность русловой ГЭС балансировать сеть с помощью системы хранения электроэнергии.
В 2017 году гидроэлектростанции выработали 7% всей электроэнергии в США — 40% всей возобновляемой энергии страны. Примерно 2/3 от этих 303 000 ГВт были получены от плотин с обширным водохранилищем. Однако остальные 29% получены от русловых проектов.
Русловая ГЭС вырабатывает энергию скачками, в зависимости от количества протекающей воды в тот или иной день. При финансировании отделом технологий гидроэнергетики Министерства Энергетики США, проект Intergrated изучает пути внедрения систем хранения энергии для обеспечения запаса электроэнергии на русловых ГЭС. Дополнительный запас помог бы увеличить объем выработки, наращивая его или снижая, в зависимости от потребления сети.
Рассматриваемые варианты хранения энергии:
- Батареи могут обеспечивать более длительную подачу электроэнергии, чем другие варианты.
- Маховики с закрепленными на валу тяжелыми вращающимися дисками могут ускоряться при подаче на них электроэнергии. Когда электроэнергия нужна, кинетическая энергия преобразовывается снова в электрическую, и маховик замедляется.
- Суперконденсаторы могут эффективно создавать разряд во время кратковременного дефицита мощности продолжительностью от нескольких секунд до нескольких минут. Также они быстро накапливают заряд.
Совместная работа суперконденсатора, маховика и батареи может снизить неравномерность нагрузки на батарею и продлить срок ее эксплуатации.
В фазе I проекта Integrated подтвердилось, что русловая ГЭС с системой хранения энергии может быть такой же адаптивной, как и ГЭС с обширным водохранилищем. Испытание показало возможность увеличения дохода от русловой ГЭС на 12-16% вследствие дополнительного обеспечения, которое русловая ГЭС способная предоставить сети.
В фазе II будут проводиться два полевых испытания технологии. В первом полевом испытании будет проводиться автономный пуск электростанции, чтобы убедиться, что русловая ГЭС с системой хранения энергии может высвобождать накопленную энергию без подключения к системе передачи. Опыт полевых испытаний будет использован совместно с Idaho Falls Power и другими энергокомпаниями для оттачивания технологии и подтверждения надежности для применения в реальных условиях.
Idaho Falls Power — муниципальная энергокомпания, в состав которой входит четыре русловых гидроэлектростанции на реке Снейк. Возможность автономного пуска необходима для малой гидроэнергетики, потому что в случае продолжительного отключения электричества на большой территории, станция должна обеспечить электроэнергией микросеть жизненно важных потребителей. Испытание покажет, какой объем запаса энергии будет необходим для обеспечения требуемого соотношения частоты и напряжения в системе во время автономного пуска.
Совместно с лабораторией INL, руководящей проектом, в Integrated принимают участие Национальная лаборатория в Аргонне и Национальная лаборатория возобновляемой энергии.
