Фермеры могут использовать плотины в качестве мини-ГЭС

Прочитано: 181 раз(а)


Фермеры часто гордятся своей самостоятельностью. Когда живешь далеко от городов, имеет смысл как можно больше делать самому. Огромные размеры Австралии привели к тому, что многие отдаленные фермы уже давно отключены от сети, поскольку зачастую подключение к электросети оказывается слишком дорогим. Но для тех, кто еще в сети, теперь есть новые возможности.

Поскольку солнечная энергия дешевеет, все больше и больше ферм стремятся стать самостоятельными в плане энергообеспечения. Но до сих пор у полного отключения от энергосистемы был камень преткновения — прерывистость солнечной энергии. Солнечная энергия может быть дешевле, чем когда-либо, но если у вас нет хранилища или резервного копирования, вы все равно будете зависеть от сети, даже когда солнце не светит.

Аккумуляторы – отличное решение. Но они могут не предложить резервную копию на целый день и выражают опасения по поводу риска пожара и отходов.

Генераторы обеспечивают надежную поддержку. Но у них есть и недостатки — их нужно пополнять, и они производят вредные выбросы.

У фермеров теперь есть еще один вариант: соединить одну из своих плотин с рекой или соединить две плотины вместе, чтобы создать небольшую гидроэлектростанцию, которая будет накапливать солнечную электроэнергию и использовать ее в ночное время. Вода в ваших плотинах может предложить еще одну форму самообеспеченности.

Наше новое исследование выявило более 30 000 сельских участков, где могли бы работать гидроэлектростанции с микронасосами. Типичный объект может производить два киловатта электроэнергии и хранить 30 киловатт-часов энергии — этого достаточно, чтобы обеспечить эксплуатацию типичного дома в Южной Австралии в течение 40 часов.

Гидростанция с насосом может работать на фермах

Накачиваемая гидроэлектроэнергия, по сути, также превращает гидроэлектроэнергию в батарею.

Возьмите два резервуара, один из которых выше другого. Когда у вас есть дополнительная солнечная энергия , вы ее сохраняете. Как? Используя энергию для перекачки воды вверх в верхний резервуар. Когда позже вам понадобится электроэнергия, вы спускаете воду в нижний резервуар и производите электроэнергию с помощью турбины.

В больших масштабах эти электростанции представляют собой признанный и эффективный способ хранения энергии, хотя они могут пострадать от резкого увеличения затрат, как в схеме Snowy 2.0 . Правительство Квинсленда планирует построить массивные гидроэлектростанции, которые будут работать в качестве батарей.

До недавнего времени малая гидроэлектростанция не имела особого экономического смысла.

Но неуклонно падающая стоимость солнечной энергии означает, что цифры изменились. Теперь более рентабельно получать массивы большего размера. И это открывает возможности для поиска способов хранения излишков электроэнергии, вырабатываемой в дневное время.

Для фермеров еще одной возможностью является возможность использовать существующие плотины и снизить затраты на строительство гидроэлектростанций.

Если это дешевле, это гораздо более жизнеспособно. Ранние исследования оросительных систем, работающих на солнечной энергии и использующих гидронасосы, показывают, что период окупаемости такого вида хранения энергии может быть в четыре раза короче , чем у батарей.

В чем подвох? Как вы уже могли догадаться, это решение зависит от размера существующих на ферме плотин и рек, а также топографии земли.

Чем круче склон между двумя водоемами, тем полезнее будет система в качестве накопителя энергии. Чтобы получить максимальную отдачу от этих систем, необходимо найти сайты с наибольшей потенциальной ценностью. И, скорее всего, это решение не подойдет для ферм на ровной местности — нужен перепад не менее 20 метров.

Вам, вероятно, интересно, как это складывается в финансовом отношении. Мы сравнили гидросистему с микронасосом мощностью 42,6 кВтч и способностью разряжать 3,6 кВт с коммерческой литий-ионной батареей Tesla Powerwall, способной накапливать 13,5 кВтч и разряжать 5,0 кВт.

Мы обнаружили, что гидроаккумулирование с микронасосами обходится на 30 % дешевле, чем батарея, если локально вырабатываемая солнечная энергия регулярно требуется в ночное время, например, для питания круглосуточной ирригационной системы.

В Австралии тысячи потенциальных объектов

Наше исследование является первой общеконтинентальной оценкой потенциальных участков плотин гидроэлектростанций.

Как мы определили, на скольких объектах подойдут гидроэлектростанции с микронасосами? Магия математики. Мы использовали алгоритмы из теории графов , поскольку они используются для моделирования сетей, и задействовали их при обследовании 1,7 миллиона австралийских фермерских плотин в 2021 году. Мы не хотели вызывать у людей надежды, если их плотины не подходят, поэтому мы установили минимальную мощность на уровне 24 кВтч (аналогично типичной домашней батарее после потери эффективности) и с минимальным наклоном 17 %, чтобы сделать ее конкурентоспособной по цене. с аккумулятором.

Таким образом мы получили цифру в 30 000 перспективных участков, включая участки от плотины к плотине и от плотины к реке. Участки от плотины к реке — хороший вариант, если у вас есть плотина на разумной высоте над рекой — вы можете перекачивать воду из реки вверх и возвращать ее позже для выработки электроэнергии.

Что будет дальше с этим подходом?

Вы можете сделать этот подход более эффективным, используя новое комплексное оборудование , такое как комбинированные турбины и водяные насосы , а также интегрируя его с интеллектуальным управлением ирригацией .

Чтобы внести ясность, это решение подойдет не каждому землевладельцу. Если вы выращиваете пшеницу на плоских равнинах, вряд ли у вас будет уклон, необходимый для работы.

Если вы планируете отключить хранилище от сети, важно учитывать плюсы и минусы каждой технологии и то, как она будет соответствовать вашим местным условиям.

Например, если вы находитесь в зоне, подверженной засухе, с ограниченным количеством грунтовых вод, установка гидростанции с насосом может не иметь смысла. Во время засухи вам вполне может понадобиться вода на ферме. Наше исследование предполагает, что 70% воды в плотинах доступно для использования, что не учитывает засухи или потребности в ирригации.

Но для некоторых землевладельцев это может быть недостающей частью головоломки. Ветровые и солнечные установки стремительно растут [по всему миру]. Это, в свою очередь, повышает спрос на экономически эффективное хранение энергии. Учитывая, что только в Австралии имеется 30 000 подходящих фермерских плотин, вполне вероятно, что эта технология может сыграть ценную роль во всем мире, особенно для фермеров в отдаленных районах или там, где подключение к сети слишком дорого.

Фермеры могут использовать плотины в качестве мини-ГЭС



Новости партнеров