Januari 25th, 2022
Sebuah tim peneliti menemukan 35,000 pasang waduk, danau, dan tambang tua yang ada di AS yang dapat diubah menjadi penyimpanan energi jangka panjang – dan mereka tidak memerlukan bendungan di sungai.
By
Profesor Teknik, Universitas Nasional Australia
serta
Rekan Peneliti, Universitas Nasional Australia
serta
Rekan Peneliti, ANU College of Engineering and Computer Science, Australian National University
Untuk mengurangi emisi gas rumah kaca AS di setengah dalam satu dekade, tujuan pemerintahan Biden, AS akan membutuhkan lebih banyak pembangkit listrik tenaga surya dan angin, dan banyak penyimpanan energi murah.
Tenaga angin dan matahari bervariasi sepanjang hari, sehingga penyimpanan energi sangat penting untuk menyediakan aliran listrik yang berkelanjutan. Tapi baterai saat ini biasanya cukup kecil dan menyimpan energi yang cukup hanya untuk beberapa jam listrik. Untuk lebih mengandalkan angin dan tenaga surya, AS akan membutuhkan lebih banyak penyimpanan semalam dan jangka panjang juga.
Sementara inovasi baterai mendapatkan banyak perhatian, ada teknik penyimpanan jangka panjang yang sederhana dan terbukti yang telah digunakan di AS sejak tahun 1920-an.
Ini disebut penyimpanan energi hidro yang dipompa. Ini melibatkan pemompaan air ke atas bukit dari satu reservoir ke reservoir lain pada ketinggian yang lebih tinggi untuk penyimpanan, kemudian, ketika daya dibutuhkan, melepaskan air untuk mengalir menuruni bukit melalui turbin, menghasilkan listrik dalam perjalanannya ke reservoir yang lebih rendah.
Gambar 1: Dua jenis pembangkit listrik tenaga air pompa-penyimpanan; seseorang tidak membutuhkan sungai.
Penyimpanan hidro yang dipompa sering diabaikan di AS karena kekhawatiran tentang dampak pembangkit listrik tenaga air terhadap sungai. Tetapi apa yang tidak disadari banyak orang adalah bahwa sebagian besar tempat penyimpanan air terbaik tidak berada di sungai sama sekali.
Kami menciptakan atlas dunia dari situs potensial untuk hidro pompa loop tertutup – sistem yang tidak termasuk sungai – dan menemukan 35,000 situs berpasangan di AS dengan potensi yang baik. Sementara banyak dari situs ini, yang kami temukan melalui satelit, berada di medan yang kasar dan mungkin tidak cocok untuk alasan geologis, hidrologis, ekonomi, lingkungan atau sosial, kami memperkirakan bahwa hanya beberapa ratus situs yang diperlukan untuk mendukung sistem kelistrikan AS yang 100% terbarukan.
Mengapa angin dan matahari membutuhkan penyimpanan jangka panjang
Agar berfungsi dengan baik, jaringan listrik harus dapat menyesuaikan pasokan listrik yang masuk dengan permintaan listrik secara real-time atau mereka berisiko kekurangan atau kelebihan beban.
Ada beberapa teknik yang dapat digunakan manajer jaringan untuk menjaga keseimbangan itu dengan sumber variabel seperti angin dan matahari. Ini termasuk berbagi daya di seluruh wilayah besar melalui jalur transmisi tegangan tinggi antarnegara bagian, mengelola permintaan – dan menggunakan penyimpanan energi.
Gambar 2: Proyek pompa air Kidston di Australia menggunakan tambang emas tua untuk reservoir.
Baterai yang digunakan di rumah, pembangkit listrik, dan kendaraan listrik lebih disukai untuk waktu penyimpanan energi hingga beberapa jam. Mereka mahir mengelola kenaikan tenaga surya di tengah hari saat matahari berada di atas kepala dan melepaskannya saat permintaan listrik memuncak di malam hari.
Pompa air, di sisi lain, memungkinkan penyimpanan yang lebih besar dan lebih lama daripada baterai, dan itu penting dalam sistem listrik yang didominasi angin dan matahari. Ini juga lebih murah untuk penyimpanan semalam dan jangka panjang.
Penyimpanan energi hidro yang dipompa di luar sungai
Pada tahun 2021, AS telah 43 mengoperasikan pembangkit listrik tenaga air yang dipompa dengan total kapasitas pembangkit sebesar sekitar 22 gigawatt dan kapasitas penyimpanan energi sebesar 553 gigawatt-jam. Mereka membuat 93% dari penyimpanan skala utilitas di negara ini. Secara global, bagian pumped hydro penyimpanan energi bahkan lebih tinggi - tentang 99% dari volume penyimpanan energi.
Proyek pompa hidro bisa kontroversial, terutama ketika mereka melibatkan bendungan di sungai yang membanjiri lahan untuk membuat waduk baru dan dapat mempengaruhi ekosistem.
Menciptakan sistem loop tertutup yang menggunakan pasangan danau atau waduk yang ada sebagai ganti sungai akan menghindari kebutuhan akan bendungan baru. Sebuah proyek yang direncanakan di Bell County, Kentucky, misalnya, menggunakan tambang batubara tua. Sedikit tambahan tanah diperlukan kecuali untuk saluran transmisi.
Gambar 3: Contoh dari atlas reservoir off-river yang berpotensi dipasangkan untuk pumped hydro dekat Castle Rock, Colorado.
Sistem hidro yang dipompa di luar sungai terdiri dari sepasang reservoir yang berjarak beberapa mil dengan perbedaan ketinggian 200-800 meter (sekitar 650-2,600 kaki) dan terhubung dengan pipa atau terowongan. Reservoir bisa baru atau bekas situs pertambangan tua or danau atau waduk yang ada.
Pada hari-hari cerah atau berangin, air dipompa ke reservoir atas. Pada malam hari, air mengalir kembali melalui turbin untuk memulihkan energi yang tersimpan.
Sepasang reservoir 250-acre dengan perbedaan ketinggian 600 meter (1,969 kaki) dan kedalaman 20 meter (65 kaki) dapat menyimpan energi 24 gigawatt-jam, yang berarti sistem dapat memasok daya 1 gigawatt selama 24 jam, cukup untuk kota berpenduduk sejuta orang.
Air dapat berputar antara reservoir atas dan bawah selama seratus tahun atau lebih. Penekan penguapan – benda kecil yang mengapung di atas air untuk menjebak udara lembab – dapat membantu mengurangi penguapan air. Secara keseluruhan, jumlah air yang dibutuhkan untuk mendukung sistem kelistrikan terbarukan 100% adalah sekitar 3 liter per orang per hari, setara dengan 20 detik mandi pagi. Ini sepersepuluh dari air yang menguap per orang per hari dalam sistem pendingin pembangkit listrik bahan bakar fosil AS.
Penyimpanan untuk mendukung 100% energi terbarukan
Penyimpanan kecil yang dipompa telah dibangun di AS dalam beberapa tahun terakhir karena tidak banyak yang dibutuhkan, tetapi itu berubah.
Pada tahun 2020, sekitar tiga perempat dari semua kapasitas daya baru yang dibangun adalah fotovoltaik surya atau tenaga angin. Biaya mereka telah turun, membuat mereka lebih murah untuk dibangun di banyak area dari bahan bakar fosil.
Australia adalah memasang matahari dan angin tiga kali lebih cepat per kapita daripada AS dan sudah menghadapi kebutuhan untuk penyimpanan massal. Memiliki dua sistem sedang dibangun yang dirancang untuk memiliki lebih banyak penyimpanan energi daripada semua baterai utilitas di dunia jika digabungkan; selusin lainnya sedang dalam pertimbangan serius. Tidak ada yang melibatkan bendungan baru di sungai. Biaya operasi tahunan rendah, dan fluida kerjanya adalah air daripada bahan kimia baterai.
Mengalihkan listrik ke energi terbarukan dan kemudian menggemparkan kendaraan dan pemanas dapat menghilangkan sebagian besar emisi gas rumah kaca yang disebabkan oleh manusia. AS memiliki potensi besar untuk penyimpanan hidro yang dipompa di luar sungai untuk membantu hal ini terjadi, dan akan membutuhkannya seiring berkembangnya tenaga angin dan matahari.
Artikel ini awalnya diterbitkan oleh The Conversation, pada 19 Januari 2022, dan telah diterbitkan ulang sesuai dengan Lisensi Publik Internasional Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0. Anda bisa membaca artikel aslinya disini. Pandangan yang diungkapkan dalam artikel ini adalah dari penulis sendiri dan bukan dari WorldRef.
Jelajahi layanan WorldRef untuk mempelajari bagaimana kami membuat operasi bisnis global Anda lebih mudah dan lebih ekonomis!
Pembangkit Listrik Tenaga Angin | Solusi Tenaga Air | Audit Energi | Tenaga Panas & Kogenerasi | Sistem Kelistrikan | Layanan untuk Penjual | Sumber Industri Gratis | Solusi Industri | Penambangan & Pengolahan Mineral | Sistem Penanganan Material
