Seizoensgebonden opslag van waterkrachtcentrales (SPHS), een reeds gevestigde maar weinig gebruikte technologie, kan een betaalbare en duurzame oplossing zijn om op jaarbasis energie en water op te slaan, volgens nieuw IIASA-onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie . In vergelijking met andere volwassen opslagoplossingen, zoals aardgas, de studie toont aan dat SPHS een aanzienlijk potentieel heeft om zeer concurrerende energieopslagkosten te bieden.

"De energiesectoren van de meeste landen ondergaan een overgang naar hernieuwbare energiebronnen, met name wind- en zonne-energie, " zegt IIASA-postdoc Julian Hunt, de hoofdauteur van de studie. "Deze bronnen zijn intermitterend en hebben seizoensvariaties, ze hebben dus opslagalternatieven nodig om te garanderen dat op elk moment aan de vraag kan worden voldaan. Er wordt gewerkt aan kortetermijnoplossingen voor energieopslag met batterijen om problemen met intermitterende problemen op te lossen. echter, het alternatief voor energieopslag op lange termijn dat gewoonlijk wordt overwogen om seizoensvariaties in elektriciteitsopwekking op te lossen, is waterstof, die nog niet economisch concurrerend is."

Seizoensgebonden gepompte waterkrachtopslag betekent het pompen van water in een diep opslagreservoir, parallel aan een grote rivier gebouwd, in tijden van hoge waterstroom of lage energievraag. Wanneer water schaars is of de vraag naar energie toeneemt, opgeslagen water wordt vervolgens uit het reservoir vrijgegeven om elektriciteit op te wekken.

De nieuwe studie is de eerste die een globale, analyse met hoge resolutie van het potentieel en de kosten voor SPHS-technologie. In hun analyse onderzoekers beoordeelden het theoretische wereldwijde potentieel voor seizoensopslag van energie en water met SPHS, focussen op de locaties met het hoogste potentieel en de laagste kosten. Ze analyseerden ook verschillende scenario's waarin de opslag van energie en water met SPHS een haalbaar alternatief zou kunnen zijn. Het onderzoek omvatte topografische, riviernetwerk en hydrologische gegevens, schatting van de infrastructuurkosten, en optimalisatie van projectontwerp, om technisch haalbare kandidaat-sites te identificeren.

Uit de nieuwe studie blijkt dat de kosten voor wateropslag bij SPHS-installaties variëren van 0,007 tot 0,2 US$/m3, de kosten voor energieopslag op de lange termijn variëren van 1,8 tot 50 US$/MWh en de kosten voor de opslag van energie op korte termijn variëren van 370 tot 600 US$/KW geïnstalleerde stroomopwekkingscapaciteit, gezien de dam, tunnel, turbine, generator, uitgraving, en grondkosten. Het geschatte wereldwijde energieopslagpotentieel onder een kostprijs van 50 $/MWh is 17,3 PWh, dat is ongeveer 79% van het wereldwijde elektriciteitsverbruik in 2017.

De onderzoekers ontdekten dat er wereldwijd een aanzienlijk potentieel bestaat voor SPHS, met name in het lagere deel van de Himalaya, Andes, Alpen, Rotsgebergte, noordelijke deel van het Midden-Oosten, Ethiopische hooglanden, Braziliaanse hooglanden, Centraal Amerika, Oost-Azië, Papoea-Nieuw-Guinea, de Sayan, Yablonoi en Stanovoy bergketens in Rusland, evenals een aantal andere locaties met een kleiner potentieel.

"Bezorgdheid over de intermitterende en seizoensgebondenheid van wind en zon kan terecht zijn, maar soms ook overdreven, " zegt IIASA-onderzoeker Edward Byers, een studie co-auteur. "Deze studie toont aan dat er een extreem groot potentieel is voor SPHS om over een groot deel van de wereld te worden gebruikt, het verstrekken van een gemakkelijk verkrijgbare, betaalbare en duurzame oplossing om de overgang naar duurzame energiesystemen te ondersteunen en reële en vermeende barrières voor een hoog aandeel hernieuwbare opwekking te overwinnen."

De studie gaat ook in op enkele van de mogelijke milieuproblemen met betrekking tot waterkracht. Omdat SPHS-reservoirs diep zijn en parallel zijn geconstrueerd, in plaats van in de loop van een rivier, de impact op het milieu en het landgebruik kan ook tot 10 tot 50 keer kleiner zijn dan bij traditionele waterkrachtcentrales.

Hunt zegt, "Met de noodzaak van een transitie naar een duurzamere wereld met een lagere CO2-uitstoot, hernieuwbare energie en energieopslag zullen in de nabije toekomst een grote rol spelen. Gezien het enorme onbenutte en goedkope potentieel van SPHS, het gaat straks een belangrijke rol spelen bij de jaarlijkse opslag van energie en water."