Undersjøisk pumpet vannkraft kan utfylle vindparker til havs og lagre energi «nær kilden», har norske forskere oppdaget (foto: CC0 Public Domain)
Norske forskere undersøker det tekniske potensialet for å implementere undervannspumpet vannkraftlagre på vanndyp på ikke mer enn 2000 meter. Ifølge forskerne er dette en lovende teknologi, spesielt for landlåste land som bygger store havvindparker.
Forskere ved Kitty Kiellands Hus Universitet i Norge har foreslått å bruke havbunnen til å bygge undervannspumpede vannkraftverk for å lagre energi i stor skala, lokalisert på dypt vann.
Det nye konseptet kalles subsea pumped water storage. Teknologien bruker hydrostatisk trykk fra havene for å lede en strøm av sjøvann inn i et robust reservoar som ligger på havbunnen. Til å begynne med er tanken fylt med luft. Trykkforskjellen mellom innsiden og utsiden av tanken brukes til å skape en strøm av vann inne i tanken.
“Ved å åpne ventilene som forbinder havet og reservoaret, begynner vann å komme inn i reservoaret. På denne måten komprimerer den gassen i tanken, forklarer de norske forskerne. For å lade systemet pumper pumpene væsken ut av tanken. Dette fører til at gassen utvider seg og trykkavlaster tanken til den når starttrykket .
Etter å ha passert reservoaret, passerer vannet gjennom en Pelton-turbin som produserer elektrisk energi. Elektrisitet kan mates inn i strømnettet eller til ønsket belastning.
Pumper krever elektrisk energi for å fungere. I dette tilfellet er det levert av en ekstern kilde, for eksempel et nærliggende havvindsystem eller en annen type lokal fornybar kilde. Forskerne forklarer at Pelton-turbiner er best egnet til det foreslåtte konseptet fordi de trekker ut energi fra farten til vann i bevegelse.
– Fra dette synspunktet er lav strømningshastighet å foretrekke, fordi fylling av reservoaret vil ta lengre tid ved lave strømningshastigheter enn ved høye strømningshastigheter, forklarer de norske forskerne.
Forskerne brukte en kombinasjon av ulike metoder for å estimere systemets potensielle energitetthet, ladningstilstand og turbineffektivitet under forskjellige driftsforhold. Analysen deres utelukker store vanndybder – de som overstiger 2000 meter – på grunn av de høye kostnadene og kompleksiteten til ultra-dypvannskonstruksjon.
“Egnetheten til en PVPP-lokasjon bestemmes av en kombinasjon av faktorer, inkludert men ikke begrenset til tilbud, etterspørsel, tilgjengelig eller planlagt infrastruktur,” forklarte de videre.
Analysen viste at systemet kunne oppnå en energitetthet på 2600 Wh/m³ for en installasjon plassert på 1000 m dyp under vannoverflaten.
Det nye konseptet ble presentert i en artikkel publisert i Journal of Energy Storage. Betydningen av teknologi er stor fordi mer og mer strøm fra fornybare kilder kommer nettopp fra havvindparker. Deres globale kapasitet når 72.663 megawatt, ifølge data fra Statist for året 2023.
Europa er regionen med flest havvindparker, hovedsakelig lokalisert langs kysten av Storbritannia, Tyskland og Nederland. I motsetning til dette har Asia-Stillehavsregionen et stort antall anlegg under bygging, inkludert mer enn hundre i Kina alene.
Ved siden av studiet av de tekniske mulighetene for denne nye typen energilagring, utviklet forskerne også et kart over alle steder i verden som ville være egnet for solcelleanlegg. Naturligvis er de mest egnede stedene kysten.
Analysen bekrefter at europeiske kyster er blant de mest gunstige, da de gir muligheter for bygging av nye typer anlegg på grunt vann.
