Value of Pumped Storage Hydropower

Transkript

1 1 W I S S E N T E C H N I K L E I D E N S C H A F T Institute of Hydraulic Engineering and Water Resources Value of Pumped Storage Hydropower Wolfgang Richter - TU Graz G. Zenz - TU Graz K. Vereide - NTNU Trondheim

2 2 Älteste PSKW Eingeweiher in Schaffhausen seit 106 Jahren im Betrieb Leistung: 5 MW Höhe 144 m Speicher: m³ (Quelle:Von Wandervogel - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0,

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6 6 Announced and contracted projects Conclusion more small batteries then some large PSH but the main power is in PSH

7 7 Österreichische PSKW

8 8 Cost of Battery packs vs. spez. Kosten PSKW OVW 2 = 19,23 /kwh Lim2+3 = 10,76 /kwh Kopswerk 2= 4,23 /kwh Quelle: Kostenvergleich Investionskosten : PSKW Limberg 2 und Limberg 3 ~ 850 Mio. / 79 GWh 10,76 /kwh Kopswerk II 360 Mio. / 85 GWh 4,23 /kwh Obervermuntwerk II 500 Mio. / 26 GWh 19,23 /kwh

9 9 Spezifische kosten elektr. Speicherung Quelle: Vahrenholt_2012_Die Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energien, ET

10 10 Trend Hochdruckanlagen PSKW in Österreich

11 11 Life cycle assessment Power production

12 12 Energiespeicher Potential Österreichische Pumpspeicher (elektrisch) Quelle: Sterner, Stadler, bearbeitet

13 13 Nordsee Situation PSKW - Kabel Quelle: foroffshore.com

14 14 Vergleich Blåsjø 50 GW PSKW

15 15 Vergleich Blåsjø 10 GW PSKW

16 16 Study of Blåsjø - PSH Quelle: Mareano.no

17 17 Studie Norwegen 50 GW PSKW, 5000 m³/s Fallhöhe Large freshwater reservoir 1055 m a.s.l. Study of invisible subsea arrangement and separation of lower reservoir rubber tubes Study of subsea girder 0.0 m a.s.l. Unlined Power tunnel Unlined Power shaft Head ~ 1000 m 930 m a.s.l. Freshwater tube filled Power Cavern Salty seawater Freshwater tube empty Depth of Fjord ~ m

18 18 Kleine PSKW im dezentralen Netz Head < 100 m Upper reservoir as buried pipe system Lower reservoir as buried pipe system Power house with pump and turbine

19 19 Lernkurve PSKW - Innovationen Flexibilisierung hohe Zyklenstabilität Maschinelle Frequenzumrichter Pumpturbinen Volldynamische Auslegung Bautechnische Komplexe Wasserschlösser (Bindeglied E-Technik, Bautechnik und Maschinenbau) Regelbarkeit, Drucksstoß, Druckluftwasserschlösser (PSKW Kops 2)

20 20 Bestand KW mit Ausbau einer neuen Stufe

21 21 Surge developement at TU Graz 1D-Numerics 3D-Numerics Physical model test head [m.a.s.l.] Fluid level (m) waterfall discharge Time (s) Time [s] Fluid level SURGTW Schacht Krespa Discharge WEIR Einlauf OK Ü Fast transient simulation Surge tank size Throttle concept Water hammer reflection Check of stability criterion discharge Discharge (m3/s)[m³/s] 3D-Flow evaluation Variants investigation Multiphase flow simulations Throttle investigations Overall check Transient behavior of total Throttle proof Additional measurements Visualization

22 22 Ausblick Lernkurve PSKW Dezentrale PSKW Kleine PSKW evtl. Mit Wärmespeicher Zentraler Einsatz Kombinerte PSKW mit großen Wärmespeicher als Langzeitspeicher Isoliert, teilisoliert, Kavernensysteme (geschlossener Wasserkreislauf)

23 23 Vorteile PSKW CO2 schonende Speicherung (0,005 kg CO2 eq/kwh) Günstigste Stromspeicherung < 10ct/KWh (auf 20 Jahre)

24 24 References Solvang et. al. Norwegian Hydropower for large-scale energy balancing needs Sintef Energy Research, TR A7227, 2014 Killingtveit Presentation: Design of Future Pumped Storage Hydropower in Norway CEDREN, (Sintef, NTNU, NINA ) Vahrenholt Die Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energien ET 2012 Ingebretsen and Johansen, The Profitability of Pumped Hydro Storage in Norway Masterthesis, Norwegian School of Economics, Bergen 2014

25 25 Vielen Dank