Будучи одним из крупнейших в мире источников выбросов парниковых газов, Индонезия обязалась достичь углеродной нейтральности к 2060 году .
Однако, повышение уровня жизни, рост населения и масштабная электрификация увеличат спрос на электроэнергию в Индонезии в 30 раз, до 9000 тераватт-часов (ТВтч) в год . Этот быстрый рост потребления электроэнергии вызывает опасения по поводу энергетической безопасности и доступности, а также экологической устойчивости.
Наше предыдущее исследование показывает, что страна может удовлетворить свои энергетические потребности, полагаясь на обильную солнечную энергию. Установив миллиарды солнечных панелей, Индонезия сможет получать около 190 000 ТВтч солнечной энергии в год . Это количество энергии превышает мировое потребление электроэнергии в 2020 году.
Тем не менее, полагаясь на солнечную энергию, Индонезия должна быть в состоянии справиться с риском дефицита, потому что солнце не светит все время. Чтобы сбалансировать электроэнергетическую систему с преобладанием солнечной энергии в ночное время и в дождливые периоды, Индонезии потребуется большое количество накопителей энергии .
К счастью, у Индонезии есть природное решение этой проблемы: страна может использовать свой огромный потенциал для хранения гидроэнергии без использования речных насосов (PHES).
PHES — это метод накопления энергии за счет использования избыточной энергии, вырабатываемой солнечными панелями в солнечные дни, для перекачивания воды вверх по склону в более высокий резервуар. Когда выработка электроэнергии низкая в пасмурную погоду или ночью, электроэнергия может быть отправлена по запросу от PHES путем выпуска накопленной воды вниз по склону в нижний резервуар через турбину.
В нашем последнем исследовании мы определили, что отличные участки для резервуаров PHES доступны по всей стране, включая густонаселенные острова Ява, Бали и Суматра.
PHES вне реки для балансировки энергии
Для разработки внеречной ФЭС необходимы два близко расположенных озера или водохранилища площадью около одного квадратного километра каждое с перепадом высот около 600 метров. Они соединены туннелем, в котором находится насос-турбина.
В отличие от обычных (речных) PHES, нам не нужно строить плотины на реках, потому что вода течет по туннелям, соединяющим два водохранилища. Мы также можем использовать старые места добычи полезных ископаемых , а также существующие озера и водохранилища . Это означает, что внеречные системы PHES могут оказывать незначительное воздействие на окружающую среду и социальную сферу.
Площадь земли, необходимая для внеречного PHES, также относительно невелика. Типичная гидроэлектростанция мощностью 150 гигаватт-часов (ГВтч) требует около 8 гектаров земли на ГВтч. Для сравнения, для проекта PHES в Верхнем Цисокане на Западной Яве с хранилищем 7 ГВтч требуется площадь затопления 340 га (50 га на ГВтч).
При сроке службы 50–100 лет внеречные системы PHES также могут снизить нашу зависимость от обычных батарей, срок хранения которых обычно составляет 10–15 лет. Батареи также содержат дефицитные материалы, такие как литий и кобальт.
Насколько велик потенциал?
В Индонезии имеется 26 000 потенциальных гидроэлектростанций, что намного больше, чем необходимо. Мы сузили его, выбрав наилучшие возможные ресурсы по всей стране с самым высоким качеством хранения и самой низкой стоимостью с потенциалом 321 ТВтч.
Восточные регионы Индонезии (Сулавеси, Малуку Папуа и Калимантан) обладают наибольшим потенциалом с низкими требованиями к хранению. Это контрастирует с регионом западной Индонезии (Ява и Суматра), который, как ожидается, будет иметь значительные потребности в хранении в будущем.
На следующем рисунке показан размер наилучшего потенциала PHES в каждом регионе Индонезии по сравнению с потребностями в 2060 году для богатой, обезуглероженной Индонезии.
В нашей будущей работе мы рассмотрим, нужно ли Индонезии построить прочные линии электропередач с востока на запад для недорогостоящей энергосистемы или же лучше, чтобы система работала независимо в каждом регионе.
PHES вне реки доступен по цене
Аккумулирование гидроаккумуляторов на сегодняшний день является самым дешевым способом хранения солнечной энергии в течение ночи и занимает наибольшую долю на мировом рынке хранения энергии.
Смоделировали гипотетическую площадку мощностью 150 ГВтч в Регентстве Вонособо в Центральной Яве с мощностью 7,5 гигаватт, которая представляет собой большую систему хранения. Эта система могла работать на полной мощности в течение 20 часов. Участок имеет перепад высот между водохранилищами 741 метр, длину туннеля 4 км и требует 4 га затопляемых земель на ГВтч.
Мы оценили капитальные затраты на разработку этого участка в 9,4 миллиарда долларов США, включая стоимость первоначального заполнения водой и приобретения земли. Для сравнения, для аккумуляторной батареи Tesla коммунального масштаба потребуются капитальные затраты в размере 60 миллиардов долларов США для той же мощности (150 ГВтч) — 1,2 миллиона долларов США за 3 МВтч.
Зная потенциал PHES в прибрежных водах Индонезии, правительство могло бы с уверенностью планировать развитие крупномасштабной солнечной генерации. Таким образом, переход энергетики к углеродной нейтральности является реалистичной целью.
