Het idee is eenvoudig. Een team onder leiding van Franz Georg Pikl, een doctoraat student aan het Instituut voor Waterbouwkunde en Waterbeheer aan de TU Graz, heeft de voordelen van pompaccumulatietechnologie en warmteopslag met water als medium gecombineerd om een ​​"waterkrachtcentrale met warmwaterpompaccumulatie" te creëren. Het nieuwe systeem slaat en levert elektriciteit, warmte- en koelenergie naar behoefte.

Het eerste element is waterkrachtcentrales, een technologie die de afgelopen 100 jaar gestaag is verfijnd. Het is momenteel de meest betrouwbare, efficiënte en duurzame vorm van elektriciteitsopslag. Waterkrachtcentrales met pompopslag komen vooral voor in bergachtige landen, omdat ze een hoogteverschil tussen twee reservoirs nodig hebben, evenals voldoende water. Wanneer grote hoeveelheden stroom worden opgewekt, de overtollige elektriciteit wordt gebruikt om het water van het lagere reservoir naar het hogere te pompen. Als de vraag naar elektriciteit toeneemt, het water stroomt terug naar beneden en drijft turbines aan die op hun beurt stroom opwekken. Pikl heeft dit principe volledig ondergronds doorgevoerd. Ondergrondse tunnels worden gebruikt om het hoogteverschil te creëren tussen de twee ondergrondse reservoirs die nodig zijn om elektriciteit te produceren, ongeacht de topografie. Dit minimaliseert de benodigde oppervlakte, en vereenvoudigt zowel het proces van het vinden van een locatie als de verplichte goedkeuringsprocedure.

Warmteaccumulatoren, waar de thermische energie wordt opgeslagen, vormen het tweede onderdeel van het nieuwe opbergconcept. Dankzij de hoge soortelijke warmtecapaciteit water dient als extra warmteopslagmedium voor de ondergrondse pompaccumulatiecentrale. Hernieuwbare energie wordt gebruikt om het water te verwarmen tot 90 °C. Thermische energie wordt opgeslagen en gebruikt door middel van warmtewisselaars die in de ondergrondse reservoirs zijn geïnstalleerd. Wanneer de vraag naar warmte groot is, het kan rechtstreeks aan consumenten worden geleverd via transmissielijnen voor stadsverwarming.

Franz Georg Pikl integreerde ook stadskoelingstechnologie in het concept - deze methode om gebouwen te koelen wordt steeds belangrijker - in de vorm van absorptiekoelmachines. Indien nodig, met andere woorden, op warme dagen – het hete water drijft de koelmachines aan, die koelenergie produceren die wordt gedistribueerd naar klanten langs transmissielijnen voor stadskoeling. Om een ​​constante toevoer van koelenergie naar verschillende temperatuurzones te garanderen, dit systeem kan worden aangepast door het water van de ondergrondse waterkrachtcentrale met pompopslag te koelen - die dan een "waterkrachtcentrale met koud waterpompopslag" zou kunnen worden genoemd.

Milieu- en economische voordelen

Technologische en energiegerelateerde haalbaarheidsstudies onderstrepen de hoge mate van efficiëntie en kosteneffectiviteit van dit hybride opslagconcept. "De combinatie van zulke zeer efficiënte systemen, met rendementsfactoren van circa 80% voor elektriciteits- en warmteopslag, resulteert in een significante toename van de totale energieopslag in vergelijking met afzonderlijke implementatie, en het niveau van het hulpbronnenverbruik blijft hetzelfde. Dankzij deze nieuw ontwikkelde energieopslag, verschillende duurzame energiebronnen kunnen worden gebundeld door middel van op het energienet aangesloten infrastructuur, wat op zijn beurt de energie-industrie zal helpen de uitdagingen waarmee zij wordt geconfronteerd het hoofd te bieden. De faciliteit onderscheidt zich ook door zijn winstgevendheid. De terugverdientijd is korter dan bij conventionele pompaccumulatiecentrales, " legt Pikl uit. De ecologische aspecten van het project maken het ook een aantrekkelijke propositie:emissieloos werken is mogelijk, er zijn geen open ruimtes nodig en de energieopslag respectievelijk elektriciteitscentrale heeft geen invloed op de natuurlijke waterhuishouding, wat op zijn beurt de impact op het milieu vermindert.

Van theorie naar praktijk

Pikl probeert momenteel de steun van energieleveranciers en bedrijven te krijgen voor de bouw van een prototype warmwaterpompopslag. "De afzonderlijke technologieën zijn al tientallen jaren in gebruik, maar niemand is ooit op het idee gekomen om ze te bundelen. Om de doelstelling van het Akkoord van Parijs te halen om de temperatuurstijging tot 1,5 graad te beperken, zijn uitgebreide maatregelen nodig en tegelijkertijd onze kwaliteit van leven zoveel mogelijk te behouden. Ons systeem zou een van de bouwstenen kunnen zijn voor het veiligstellen van de toekomstige energievoorziening met behulp van hernieuwbare energiebronnen, en zou ook een energiezuinige, milieuvriendelijke stap vooruit. De structuren kunnen lange tijd in bedrijf zijn, wat betekent dat ze ook zouden afschrijven in termen van klimaatbescherming."