Как стать автором
Обновить

Стабилизатор по швейцарски. Гидроаккумулятор на 20 млн кВтч

Время на прочтение6 мин
Количество просмотров20K
Всего голосов 58: ↑55 и ↓3+52
Комментарии82

Комментарии 82

А как относится биота в водеме с таким перекачкам. Сомневаюсь что рыбам нравится

у меня вот в этом случае другой вопрос: если вода поступает на накопление, то она не поступает дальше по руслу рек.

как это соотносится с экологией региона?

Это комментарий не про "схема фигня" а про механизм такого хранения в общем

Судя по первому фото, там каскад из двух водохранилищ. Второе ниже по течению компенсирует расход воды в реке ниже.

Схеме то реально овер сто лет (первая такая станция построена в 1907 году) и с экологией региона она соотносится гораздо лучше чем производство и регулярное захоронение аккумуляторной батареи сравнимой мощности. Не зря же это с отрывом ведущая в мировом масштабе технология накопления энергии по запасаемой емкости, рядом с которой никакие батарейки, маховики, фазовые переходы и прочая экзотика не валялись.

А она разве должна поступать дальше по руслу рек? На сколько я понимаю там два замкнутых хранилища (ну может ещё и с доп сливом в реки на всякий случай). И насосы гоняют воду туда и обратно

ну лишнее то сливают. От осадков зависит. Одно точно вниз по течению паводки стали реже.

Интересно: на сколько там гуляет уровень воды и насколько регулярно? - ежедневно?

Будь у меня такая штука в управлении, я каждую ночь поднимал бы уровень до 90% от максимума, а днем спускал до 10% от минимума.
Как правило в высокогорных озерах биоты примерно ноль, в этом плане очень классное решение использовать именно их.

Как то товарищи на нашем высокогорном озере (~2500м) установили табличку "Лов рыбы запрещен" (стянули с реки километрах в 50-ти). Утром вкопали а вечером спускались (станция где работали находиться ещё выше) - уже народ с удочками сидит. А рыбы там никогда и не было :)

А в чем шокирующая новизна? В мире десятки гидроаккумулирующих станций мощностью более гигаватта. Крупнейшая в России Загорская ГАЭС вообще находится в московской области, не на Кавказе или Сибири. Не все ГАЭС такие красивые как эта, конечно, ибо не все в кантоне Вале. А так вообще занятно, что успехи и хотелки ЕС в области накопления электроэнергии иллюстрируются достижениями Швейцарии, вертевшей этот ЕС на одном месте.

Я думаю тут интересно именно место строительства и связанные с этим сложности.

А так кроме ЕС в Европе много других союзов, в которые Швейцария входит. Да и ЕС главный торговый партнёр так что их особо не повертишь. Все основные законы ЕС здесь адаптируются обычно.

прерывистыми источниками энергии, такими как ветер, Солнце и атомная энергия

Атомная энергия в этом списке несколько удивила.

Это да. Для АЭС аккумулирующие электростанции нужны по причине неравномерности нагрузки, то есть по прямо противоположной причине

Не только АЭС, мощность ТЭЦ тоже нельзя менять быстро.

Дяденька, я конечно сварщик не настоящий, но насколько знаю мощностью выработки реакторов маневрировать нельзя вообще в принципе, для этого "рядом" с АЭС всегда есть ТЭЦ.

Я могу ошибаться, но насколько помню, проще всего регулировать выработку ГЭС, ТЭЦ по-сложнее.

Всё регулируется. Вопрос не в «проще», а в «быстрее».
ГЭС (ГАЭС) — быстро.
ТЭС — средне.
АЭС — медленно.
А «проще» с учетом развития АСУ ТП — это одинаково и на ГЭС, и на АЭС, и на ТЭС. Дать новое задание регулятору мощности и он выведет через некоторое время на заданную мощность в соответствии заданными скоростями нагрузки/разгрузки.

Графитовые стержни, поглощающие нейтроны, там именно для регуляции цепной реакции насколько помню.

Но это, конечно, не быстро их опустить.

Посмотри про ксеноновое отравление. Это одна из причин, по которой чернобыль рванул.

Опустить как раз можно быстро (кнопкой АЗ), но есть нюансы...

источник то как раз постоянный, но ему нужна постоянная же нагрузка. обеспечить которую и помогают те же ГАЭС

При просчете экономики проекта ветер и солнце не считали вовсе. В статью они вставлены лишь для красного словца, в реальности их доля в доходах станции чуть выше уровня статистической погрешности.

Станция строилась исключительно потому, что рядом Франция с ее атомной генерацией. И ночью там идет серьезное перепроизводство электроэнергии. Причем КАЖДУЮ ночь. В результате ночью идет закупка энергии за полцены от того, как ее продадут днем.

Всякие солнце и ветер для ГАЭС обычно интереса не представляют, так как солнце обычно сразу же днем и тратится (а если его запасли днем, то ночью его точно не продашь, там от энергии АЭС ночью деваться некуда), а ветер имеет циклы далеко не суточные.

1)Так пики потребления утром\вечером. А пик солнечной энергетики-день.
2)Это пока АЭС перекрывают ночные потребности. А если переход на зеленую энергетику будет продолжаться, то доля АЭС вероятно будет снижаться.

2) Я так и не увидел убедительного аргумента против АЭС как части зеленой энергетики. И масштабируются они гораздо лучше.

Лично я не против АЭС.

Стоимость. Новые АЭС с последними протоколами безопасности банально дорогие.

Пока все еще дешевле ВИЭ.

Нет, оншорные ветряки и большие гелиостанции выходят дешевле

М.б. Оффшорные? Мне сходу нагулилось «Оффшорные ветряки набирают обороты: энергия ветра стала на 30% дешевле атомной».
Когда-то это должно было случиться. Солнце и ветер должны стать дешевле атома однозначно. Вопрос когда.
Меня смущает в той заметке будущее время: «По прогнозу «Bloomberg», стоимость работы солнечных и ветряных электростанций к 2040 году упадёт соответственно на 60% и 41%, и через 25 лет они станут самыми дешёвыми способами производства электроэнергии.»

Или шак, или ишак.

Учитывая плотность энергии трудно поверить, что при дальнейшем росте потребности в электричестве это останется так. К тому же один из факторов стоимости АЭС это то, что их довольно редко строят из-за политических соображений.

Даже масштабирование не сгладит расходы на конструкционные особенности технологии

При просчете экономики проекта ветер и солнце не считали вовсе. В статью они вставлены лишь для красного словца, в реальности их доля в доходах станции чуть выше уровня статистической погрешности.

Насколько я понял, в статье про солнце и ветер упоминается только в разрезе проблематики, что они непостоянны и всё, а дамба - решение этой проблемы.

Схема, безусловно, красивая... Но в схеме "Гидроаккумуляторы особенно полезны для хранения избыточной энергии", ключевой вопрос - наличие "избыточной энергии", при возможном отсутствии (или недоступности по причине дороговизны) других источников энергии.

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь

Да нет тут никакого ключевого вопроса. Электростанции человечество строит сотнями, никакой магии и тайны тут нет. А ваш намек на дорогой газ не в тему, гидроаккумулятор для газовых электростанций не требуется и строится не для них.

И как же я упустил это из внимания... Вот только "избыточную энергию" могут выкупить ещё днём или прямо во время ветрогенерации (минуя процесс заполнения гидроаккумулятора).

А могут и не выкупить... А может ветер "как дунуть", а может и "еле дунуть"...

Интересно, если на алюминиевом заводе мега авария и его пришлось обесточить/остановить излишки энергии куда девать.

Интересно, если на алюминиевом заводе мега авария и его пришлось обесточить/остановить излишки энергии куда девать.

Поэтому ГАЭС строят не ради аккумулирования энергии(ни разу не основная причина почему их строят), а основная их функция такая же как и у ГЭС — маневровая мощность для стабилизации энергосистемы, по сути только они и могут быстро(относительно остальных видов электростанций) регулировать свою генерацию, тем самым стабилизируя резкие изменения в потреблении.

Гидроаккумулятор нужен для замены газовых электростанций на зелёные.
Так что в какой-то мере гидроаккумулятор решает проблему нехватки газа.

Вы путаете красное с мокрым. Гидроаккумулятор решает проблему наличия "избыточной энергии", безотносительно вида генерации, а тема газа, комментаторами выше, вообще была притянута за уши.

ТЭЦ тоже, пока большая часть энергии генерируется ТЭЦ достаточно просто уменьшить выборку и «избыточной энергии» не будет. Поэтому кроме увеличения доли АЭС и зеленой энергетики нужно так же решать проблему «избытка или недостатка энергии», что до этого делала газовая генерация.

Если генерация газовая, то проблемы нет, выключил электростанцию и всё.

Ну да, ну да... Это как "Нет денег - нет проблем" ;)

Так и не понял, зачем строить такую сложную инфраструктуру внутри горы, не проще ли всё построить снаружи?

Прикиньте, какое давление воды. Какие нужно строить трубы. Туннель внутри горы это надёжно.

Прикиньте

А чего там прикидывать. Вроде перепад высот там 425 метров. Значит давление 42 атмосферы. Это конечно не как в трубах в квартире, но это меньще чем давление пара на "обычной" электростанции.

А теперь прикиньте размер этого сооружения, которое нужно смонтировать высоко в горах, защитить от внешних воздействий (суточные/сезонные колебания температуры, лавины, камнепады..), обслуживать как-то.. И всё равно туннель нужен - вода из озера как-то должна попадать в эту мегатрубу.

Зачем прикидывать, вот построили одно, работает, вроде.

Стоит 1/6 туннеля или около 3% бюджета Швейцарии

А что построили то?

Вот например плотины Капрун - я сходу не нашёл данные, но визуально похоже по размерам, туннели только для воды, все турбины в залах на поверхности. Уже 65 лет работает.

Так требуемая прочность трубя растёт с её диаметром. Тоненькие нержавейки по пять миллиметров диаметром и полмиллмметра толщиной по стопятьдесят атмосфер держат.

Ctrl+F(КПД) = null
А так — да, интересно и круто.

Пробуйте ctrl+f% :)

"А чё, так тоже можно было!?"


[sarcasm]
Несколько странно видеть на техническом ресурсе только (гуглоподстрочник?) "Выход составляет более 80 %: на каждый киловатт-час электроэнергии, используемый для перекачки воды вверх по течению, 0,8 подаётся в сеть." вместо "КПД".
Да и величина несколько сомнительна… Принимая КПД турбинного и насосного режимов равными 94% (по БСЭ, а считается это без потерь в трубопроводах) и такой же КПД синхронных двигатель-генераторов — получим всего то минус 2% на потери в трубопроводах, задвижках, изменении потока в генераторном режиме, собственные нужды и т.п. неинтересный матан.
[/sarcasm]

Это все классно! А потом придет очередной умный дядя и скажет, что такие водные зеркала очень плохо влияют на экологию. Испарение, вода в атмосфере, нагрев, потепление... И начнется новая борьба с ветряными мельницами )))

Все было бы прекрасно, если бы одновременного с этим не принуждали весь остальной мир следовать зелёной повестке. В том числе с помощью углеродных разных сборов, инвестиционных ограгичений. Западные страны 100 лет коптили небо как не в себя, за это время построили огромное количество инфраструктуры, производств, вытащили множество сфер благодаря дешёвой энергии и дармовым ресурсам из колоний и неоколоний. Надо как то больше справедливости.

Отказ от т.н. "повестки" запада должен идти в одном пакете с отказом от технологий, полученных от запада. А то западные страны за 100 лет как не в себя тратили свои природные ресурсы на создание технологий, а пользуются ими весь остальной мир, включая тех, кто до сих пор сидит на дешёвой энергии и дармовых ресурсах. Считаешь себя независимым — будь независимым во всём, а не только там, где удобно.

… свои природные ...

Колонии? Нет, не слышал!

Колонии? Нет, не слышал!

Колонии не-западных империй? Нет, не слышал!

Хм... А я правильно понял, что они накапливают энергию выработанную в большей своей части не "зелёными" методами? Или всё-таки эта штука сможет работать исключительно в комплексе с ветряками и солнечными источниками?

По идее этой штуке всё равно, откуда взялось электричество, которое к ней приходит.
Ну вообще большинство не зеленых методов вроде сжигания газа, способны довольно быстро динамически менять нагрузку, и такая штука нужна для ветряков, солнечных батарей и АЭС (которые тоже сейчас думают признать более-менее зелеными).

Если генерация будет регулироваться с помощью традиционной энергетики, то сомнительно, что они смогут что-то закачать. Потому что для этого нужно, чтобы дешёвая энергия преобладала. А так получится, что государства-соседи просто будут отключать дорогие газовые электростанции в ветренные и солнечные дни.

Круто конечно, при удачном стечении обстоятельств, ветер, облака можно стабильно за счет альтернативных источников питаться. Главное чтоб выработка ниже определенного предела на продолжительное время не упала.

выработка ниже определенного предела на продолжительное время не упала

Ну для экстренных случаев можно и генерацию на ТЭЦ оставить, если она будут включаться несколько раз в год это не большая проблема для экологии. Не стоит возводить зеленость в абсолют.

Развести пары, провернуть и прогреть турбину, "малый вперёд" и т.д. КМК — пару часов нужно потратить и нажечь сотню нефти. Это не ДГУ с готовностью 2..3 минуты.
Я не настоящий турбинист, я так думаю.

На самом деле, я тоже не настоящий турбинист, но пара часов иногда вполне нормальное время для предотвращение «блэкаута» как в Калифорнии.
Обычно прогноз погоды известен за дни и иногда за недели и обнаружить, что идет тепловая волна из-за которой все включат кондиционеры, плюс пасмурная погода и штиль из-за чего не будет работать ветрогенераторы и солнечные батареи — можно намного раньше чем за пару часов.
От резких скачков энергии спасут такие гидроаккамуляторы или что-то вроде дизель-генераторов для дата-центров, а для периода часов — ТЭЦ вполне себе быстрые.
Время пуска зависит от теплового состояния турбины.
Для паровых турбин из горячего состояния — полчаса.
Из холодного — 2 часа и более.
Газовые турбины меньше зависят от теплового состояния и в полчаса укладываются.
Это время от начала пусковых операций до включения в сеть. Еще примерно столько же надо накинуть до набора полной нагрузки.
Все данные о времени пуска есть у системного оператора и он заранее (если знает про необходимость увеличения нагрузки) отдает команды на пуск.
Как в Калифорнии не знаю, у нас есть два типа команд на пуск:
Пуск к определенному часу — дается заранее. Пускай как хочешь, но ко времени.
Пуск в минимально возможные сроки — получил команду и побежал. Потом сравнят время включения с нормативным и дадут денег/штрафу.

Было бы интересно посмотреть на финансовую модель окупаемости.

А в чем сомнения? Далеко не первая ГАЭС в Альпах, они прекрасно работают и окупаются. Оператор аналогичных ГАЭС Австрии (Verbund) - вполне прибыльная компания.

Конечно тут есть нюанс стоимости территории, которую государство выделяет практически бесплатно, получая взамен стабилизацию энергосети. А так некоторое количество миллиардов инвестиции в объект с годовым оборотом в 750+ ГВтч электроэнергии в год - совсем неплохо, это не может не окупаться.

Да просто интересно понять срок окупаемости, учитывая стоимость постройки и операционные расходы.

"750+ ГВтч электроэнергии в год" мне, к сожалению, никак не помогает это понять. Надо же учитывать разницу между покупкой и продажей. Откуда вообще это число? В статье пишут про 20 млн квт*ч

В статье 20 млн кВтч (20 ГВтч выглядит менее пафосно) это емкость станции - количество энергии, которую она может единоразово набрать и спустить. 750 - это реальная среднегодовая энергия, выработанная примерно такой же по размеру станцией Капрун. Капрун выдает около 10% теоретически возможного, что для ГАЭС очень неплохо.

Кстати, Капрун ещё и частично как ГЭС работает, собирая воду из гор.

Надо же учитывать разницу между покупкой и продажей.

Тут я не специалист и не могу сказать точно. Не видел в открытом доступе таких показателей, но подозреваю, что они могут оцень далеко уходить от потребительской цены, а покупка может и отрицательной быть. Потому что если надо сильно изменить генерацию в пределах минут, то ТЭС и АЭС не только готовы платить за возможность этого не делать, но и не факт, что технически способны. Во всяком случае наверняка на этапе проектирования это всё расчитывалось.

Допускаю, что ГАЭС могут вообще спонсироваться государством (из сборов с остальных электростанций) просто ради обеспечения работоспособности энергосистемы в целом.

Как простой индикатор, оператор большинства ГЭС и ГАЭС Австрии (включая Капрун) - компания Verbund - получает около 500 миллионов евро в год чистой прибыли.

Напомнило : " В задней комнате находилось производство. Там стояли две дубовые бочки с манометрами и водомерными стеклами, одна на полу, другая на антресолях. Бочки были соединены тонкой клистирной кишкой, по которой, деловито журча, бежала жидкость. Когда вся жидкость переходила из верхнего сосуда в нижний, в производственное помещение являлся мальчик в валенках. Не по-детски вздыхая, мальчик вычерпывал ведром жидкость из нижней бочки, тащил ее на антресоль и вливал в верхнюю бочку. Закончив этот сложный производственный процесс, мальчик уходил в контору греться, а из клистирной трубки снова неслось всхлипыванье,жидкость совершала свой обычный путь — из верхнего резервуара в нижний."

"Золотой теленок"

Часть 1. Экипаж Антилопы

Глава 5. Подземное царство

Я недавно был на плотине Капрун: 833 МВт генерации или 610 на закачку, около 750 ГВтч в год. Тоже горы, Альпы, примерно такая же высота, тот же принцип работы. Работает с 1955 года.

Потому по пунктам:

  1. Гордиться тут особо нечем, всего-то видим как современные технологии компенсируют возросшие требования техники безопасности.

  2. «Роль в энергосистеме ЕС» раздута - в маленькой Австрии есть ещё несколько плотин такого масштаба.

  3. Да и вообще чем не увидел чем плотина уникальна. Разве что она наверняка тоньше легче (и относительно дешевле), потому что Капрун строили до появления методики расчёта прочности потому с запасом, по современным оценкам плотина в 7 раз толще необходимого.

  4. Зелёные технологии притянуты за уши. ГАЭС экономически и технически оправданы с любой генерацией - как 60 лет назад так и сегодня.

Но если отбросить лишние комплименты, то имеем хорошую, полезную, экологичную и экономически выгодную конструкцию. И красивую к тому же.

900 МВт ГАЭС даже для нашей ЕЭС — не раздуто, что говорить про энергосистему Европы, которая несколько меньше.
900 МВт дают 1,5 ГВт в суточном регулировании — примерно 1% от всей системы — это немало.

Я и не говорю что это мало, но вот в статье прямо и написано правдиво «эта концепция не нова». Но при этом во всей статье сквозит «ух какое достижение, прямо революция», а на деле ничего необычного и нового в ГАЭС такого размера нет. Если она нужна - ее строят.

Статья утверждает что «Эти турбины-насосы практически не имеют аналогов в мире по своим размерам и используемой технологии.». Но про технологии турбин в статье ничего нет, а по размерам совсем рядом 833 МВт уже 60 лет работают.

Полагаю, что характеристика «размер» — это не про Мвт. Вполне может иметься в виду, что вот в этом месте удалось запихнуть бОльшее количество МВт за счет более компактных размеров турбин.
Если она нужна — ее строят.
То-то этих ГАЭС так много настроили по миру. ГАЭС построить несложно, сложно найти место строительства. Поэтому постройка ГАЭС, да еще такой мощности — событие.

Полагаю, что характеристика «размер» — это не про Мвт.

Да, смешал в одном предложении чтобы было покороче. Ок, отдельно: по размеру (объему воды) каждое из хранилищ Капрун в 2 раза больше. По мощности Капрун 833, тут 900 - вполне сравнимо, тем более что уже есть утверждённый проект дополнительных турбин на Капрун на 480 МВт, строительство пока отложено.

вот в этом месте удалось запихнуть бОльшее количество МВт за счет более компактных размеров турбин

Если там действительно необычно компактные турбины, было бы неплохо это указать, а заобно объяснить, какой в этом смысл. Я лично не могу придумать, ради чего делать турбину компактнее чем те, которые уже десятилетия работают в других местах. Если я не ошибаюсь, размер турбин практически не имеет значения, вопрос в трубопроводе на необходимое давление и поток.

Потому у меня создалось впечатление, что журналист был впечатлён тем, какие они "большие, мощные и технологичные", не подумав проверить, что такие же уже давно существуют.

журналист был впечатлён тем, какие они «большие, мощные и технологичные»
Далекие от энергетики люди обычно впечатляются всем большим и мощным, даже если никакого технологического прорыва нет и этой большой штуке уже 100 лет в обед.
Я проводил экскурсии студентам МЭИ, работая на ТЭЦ. Это уже не очень далекие от энергетики люди. И все равно на них наибольшее впечатление производит большое по размерам оборудование, а не технологичное. Например, им интересен был РВП (Регенеративный воздухоподогреватель). Это такая здоровенная вращающаяся бочка высотой метров 20 и диаметром 5. Уходящие газы греют набивку с одной стороны, а с другой эта набивка греет воздух для котла. Технологичности — 0. Но круто и скрежетает. А какой-нибудь ЦВД, где снимается более 70% энергии пара, давление 240 ата и температура 545 гр. им неинтересен — маленький, да кожухом закрыт.
Я в таких статьях весь эмоциональный фон пропускаю мимо ушей. И Вам советую :)
ради чего делать турбину компактнее
Например (в порядке фантазии):
Меньше металла — дешевле.
Меньше диаметр лопаток — можно их сделать из металла попроще, опять дешевле.
В машзал влезает уже не N турбин, а N+1. Больше мощность станции.
Компактнее — проще обслуживание (не всегда разумеется).
Ну и просто — круто. Ради чего телефон пытаются сделать на 0,5мм тоньше чем у соседа? Потому что могут. Вот и тут тоже самое.

Возможно вы можете подсказать, насколько за эти 60 лет просела или не просела или деформировалась труба относительно её первоначального(проектного) уровня залегания. Я конечно понимаю что это не Гранд Каньон и река Колорадо которое выточила его за миллионы лет, но и у нас объёмы и давления довольно существенные. И как там с локальной тектоникой.

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий