برق‌ آبی پمپاژشده؛ منبعی بی‌نظیر برای ذخیره تمام انرژی تجدیدپذیر موردنیاز جهان

چند روز پیش، خبر مهمی در ارتباط‌با حرکت روبه‌‌رشد انرژی‌‌های تجدیدپذیر جهان رسانه‌‌ای شد: دانشمندان موفق شدند ۵۳۰ هزار سایت مناسب را در سراسر جهان شناسایی کنند که برای ذخیره‌سازی انرژی برق‌آبی به‌‌شیوه‌‌ی پمپاژ مناسب هستند؛ این تعداد سایت برای ذخیره‌سازی انرژی لازم کل جهان کفایت می‌‌کند.

انرژی آب پمپاژشده، یکی از بهترین فناوری‌های قابل‌‌استفاده به‌‌منظور ذخیره‌سازی انرژی‌‌های تجدیدپذیر و متناوب مانند انرژی خورشیدی است؛ به این معنی که سایت‌های یادشده می‌توانند به‌‌عنوان یک باتری بزرگ عمل کنند و در نقش منابع پشتیبان برای شبکه‌های برق تجدیدپذیر و ارزان ظاهر شوند.

تاکنون، مکان فعلی این سایت‌ها تنها توسط یک الگوریتم شناسایی شده بودند، بنابراین نیاز بود پژوهش‌‌های میدانی بیشتری صورت گیرد. اما مشکل اینجا بود که بنابر مدل‌‌سازی‌‌های قبلی تصور می‌‌شد که تنها تعداد محدودی از این مکان‌ها در جهان برای پیاده‌‌سازی این نوع طرح مناسب هستند و درنتیجه ما قادر به ذخیره‌‌ی مقادیر کافی انرژی تجدیدپذیر برای تأمین بار در زمان‌ اوج تقاضا نخواهیم بود. این محدودیت همان موضوعی بود که طی مطالعه‌‌ی اخیر به‌‌کلی رد شد.

علاوه‌بر این، محاسبات نشان داد این صدها هزار سایت می‌توانند حدود ۲۲ میلیون گیگا‌‌وات‌‌ساعت انرژی را ذخیره کنند. این عدد حتی از مقدار انرژی لازم برای رسیدن‌‌به هدف اصلی ما، یعنی تأمین تمام انرژی موردنیاز زمین ازطریق منابع تجدیدپذیر نیز فراتر است.

نحوه‌‌ی کار سامانه‌‌های ذخیره‌‌سازی انرژی برق‌‌آبی

متیو استوکس از دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید:

تنها بخش کوچکی از این ۵۳۰ هزار سایت بالقوه که شناسایی شده است، برای پشتیبانی ۱۰۰ درصدی از یک سیستم جهانی مبتنی‌‌بر انرژی‌‌های تجدیدپذیر کافی خواهد بود. تعداد سایت‌های بالقوه شناسایی‌‌شده به‌‌حدی است که درواقع تنها یک درصد از آن‌‌ها برای ما کفایت خواهد کرد. (پیش‌تر) این تصور وجود داشت که مکان‌های محدودی در جهان با امکان ذخیره‌‌سازی انرژی آب پمپاژشده وجود دارد، اما ما تاکنون صدها هزار از این سایت‌‌ها را یافته‌‌ایم.

این سایت‌ها به‌‌طور عمده روی منابع فتوولتائیک خورشیدی (PV) و نیز بادی تکیه دارند تا در زمان مازاد تولید، با این انرژی اضافی، آب را به نقاط بالادست پمپاژ کنند. هنگامی‌‌که مجددا به انرژی نیاز داشته باشیم، این آب آزاد می‌شود و به‌‌کمک جاذبه به پایین‌‌دست کشیده می‌‌شود تا بتواند توربین‌‌ها را به‌‌کار انداخته و الکتریسیته تولید کند. در این فرایند، به‌هیچ‌وجه از سوخت فسیلی استفاده نمی‌‌شود.

پراکندگی جهانی سایت‌‌های دارای ظرفیت برای استفاده از انرژی آب پمپاژشده

این «سایت‌‌های ذخیره‌‌سازی انرژی آب پمپاژ‌‌شده‌‌ی موقت» یا به‌‌اختصار STORES با پیاده‌سازی مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها روی داده‌های جغرافیایی، شناسایی شده‌اند. با استفاده‌‌از این الگوریتم‌‌ها می‌‌توان در زمان کوتاه‌‌تری به‌‌جستجوی سایت‌‌های بالقوه در سطح جهان پرداخت.

البته این سایت‌های STORES که شناسایی شده‌‌اند، هنوز باید از لحاظ مباحث مالکیت زمین و هرگونه چالش‌های مهندسی یا محیطی خاص موردارزیابی قرار گیرند. همچنین درصورت علاقه، می‌توانید نقشه‌‌ی کامل این سایت‌ها را در اینجا ببینید.

دو سال پیش، همین تیم پژوهشی توانسته بود ۲۲ هزار از این سایت‌‌ها را تنها در استرالیا شناسایی کند. در این مطالعه‌‌ی جدید، آن‌ها تحلیل‌‌های خود را به سراسر جهان بسط دادند و در عین حال، سعی کردند از الگوریتم‌های مورد استفاده برای یافتن مکان‌هایی برخوردار از مخازن بالادست و پایین‌‌دست و نیز مسیری بالقوه برای حفر تونل اتصال‌‌دهنده بهره ببرند.

دو مورد از سایت‌‌های موجود در استرالیا

با اینکه آخرین یافته‌ها هنوز منتشر نشده‌‌اند، اما نتایج با الگوریتم مشابهی در سال گذشته مورد بازبینی قرار گرفته و نهایتا منتشر شده بود. مطابق الگوریتم‌‌های تازه، تنها ۳ هزار مورد از بهترین سایت‌های واقع‌‌در استرالیا برای رسیدن به نقطه‌‌ی مطلوب کفایت می‌‌کنند؛ بااین‌‌حال، اکنون صحبت از کشف ۵۲۷ هزار سایت مناسب دیگر در سایر‌‌ نقاط جهان است. با اتخاذ رویکرد توسعه‌‌ی مناسب، ما به‌زودی قادر خواهیم بود به ظرفیت ذخیره‌‌سازی چندین برابری نسبت‌‌به نیاز واقعی خود دست یابیم.

این گروه، جزئیات کار و نقشه‌های خود را در یک وب‌‌سایت اختصاصی آپلود کرده است. هیچ‌‌کدام از این مناطق در داخل پارک‌های ملی یا مناطق شهری قرار نگرفته‌‌اند و هریک از آن‌‌ها ظرفیت بالقوه‌‌ای برای ذخیره‌‌سازی انرژی معادل‌‌با ۲ الی ۱۵۰ گیگاوات‌‌ساعت برق دارا هستند.

اما آنچه که شیوه‌‌ی ذخیره‌‌ی انرژی برق‌‌آبی پمپاژشده را برایمان بسیار جذاب می‌سازد، این است که می‌‌‌توان باکمک آن، میزان تولید انرژی را متناسب با تقاضا تنظیم کرد. آب ذخیره‌شده در مخازن را می‌توان هر زمان که نیاز باشد، تخلیه کرد؛ مثلا در زمان‌‌هایی که مقادیر بسیار بالایی انرژی در شبکه موردنیاز باشد یا مواقعی که میزان تولید انرژی خورشیدی و بادی به‌‌حد کفایت نباشد.

برخلاف نیروگاه‌‌های فسیلی، در این نوع سامانه‌‌ها نیازی به استفاده‌‌از آب برای مقاصد خنک‌‌سازی نیست. این امر بدان معنی است که مصرف برق خود نیروگاه کاهش خواهد یافت و البته هیچ‌‌گونه انتشار گازهای گلخانه‌ای در پی نخواهد داشت. مهم‌‌تر از همه اینکه برخلاف سدها، اثرات زیست‌‌محیطی چنین سیستم‌‌هایی بسیار اندک خواهد بود؛ چراکه قرار نیست از هیچ رودخانه‌‌ی طبیعی استفاده شود.

نقشه  ظرفیت بالقوه‌ی منابع بر‌ق‌آبی پمپاژشده جهان به‌تفکیک کشورها

دانشمندان می‌گویند که سایت‌های شناسایی‌‌شده ازسوی آن‌‌ها می‌تواند بین ۵ تا ۲۵ ساعت در حداکثر توان فعالیت داشته باشند. درکنار تمامی‌‌این‌‌ها، یک مزیت مهم دیگر نیز می‌‌توان برای این نوع نیروگاه‌‌های برق‌‌آبی برشمرد و آن «توانایی در راه‌‌اندازی و واردشدن سریع به شبکه» است.

اندرو بلیکرز از دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید:

تولید انرژی به‌‌شیوه‌‌ی پمپاژ آب می‌تواند به‌‌سرعت و تنها در عرض چند دقیقه از صفر به‌‌حداکثر توان نامی برسد. ذخایر آب پمپاژشده ۹۷ درصد از انرژی ذخیره‌‌شده‌‌ی جهان را پوشش می‌‌دهند، عمر متوسط آن‌‌ها به‌‌ ۵۰ سال می‌‌رسد و کم‌‌هزینه‌‌ترین شیوه‌‌ی ذخیره‌‌ی انرژی در مقیاس بالا به‌‌شمار می‌‌آیند که هم‌‌اکنون دردسترس ما قرار دارند.