BARAJE AGRICOLE CA MINI-HIDROCENTRALE
Fermierii sunt faimoși pentru faptul că se bazează pe forțele proprii. De ce să nu folosim baraje agricole ca mini-hidrocentrale?
Agricultorii se mândresc adesea cu încrederea lor în forțele proprii. Când locuiți departe de orașe, este logic să faceți cât mai mult posibil pentru uzul propriu. Dimensiunea mare a Australiei a însemnat că multe ferme îndepărtate au fost mult timp în afara rețelei, deoarece este pur și simplu prea scump obținerea unei conexiuni electrice. Dar pentru cei aflati înca în retea, exista acum noi optiuni.
Pe masura ce energia solara devine mai ieftina, tot mai multe ferme îsi propun sa devina independente în ceea ce priveste puterea. Dar pâna acum, iesirea completa din retea a avut un punct sensibil – intermitenta solara. Energia solara ar putea fi mai ieftină ca niciodata, dar daca nu aveti stocare sau rezerva, va bazati în continuare pe rețea atunci când vremea nu este favorabila.
Bateriile sunt o soluție convingatoare. Dar s-ar putea sa nu ofere o zi întreaga de rezerva si sa vina cu îngrijorari cu privire la riscul de incendiu si deseuri. Generatoarele ofera o copie de rezerva fiabila. Dar si ele au dezavantaje – trebuie sa fie reaprovizionate si sa produca emisii nocive.
Pentru fermieri, exista acum o alta optiune: conectati unul dintre barajele dvs. la un râu – sau legati doua baraje împreuna – pentru a crea o mica hidrocentrala pentru a stoca energia electrica din energia solara pentru a fi utilizata noaptea. Apa din barajele voastre ar putea oferi înca o forma pentru forțele proprii.
Noua noastra cercetare a identificat peste 30.000 de situri rurale în care ar putea funcționa micro-hidroenergia. Un site tipic ar putea produce doi kilowati de energie si ar putea stoca 30 kilowati-ora de energie – suficient pentru a rula o casa tipica în Australia de Sud timp de 40 de ore.
Masiv la micro? Da, hidrocentralele pot funcționa în ferme
Hidrocentrala transformă energia hidroelectrică într-o baterie.
Luați două rezervoare, unde unul este mai mare decât celălalt. Când aveți energie solară suplimentară, o stocați. Cum? Prin utilizarea energiei pentru a pompa apa în sus până la rezervorul superior. Când aveți nevoie de energie mai târziu, eliberați apa până la rezervorul inferior și produceți electricitate cu o turbină.
La scară largă, aceste centrale sunt o modalitate stabilită și eficientă de stocare a energiei, deși
pot suferi explozii de costuri, ca în schema Snowy 2.0. Guvernul din Queensland planifică scheme hidro masive pentru a acționa ca baterii.
Până de curând, hidrocentralele la scară mică nu aveau prea mult sens din punct de vedere economic.
Dar costul în continuă scădere al energiei solare înseamnă că numerele s-au schimbat. Acum este mai rentabil să obțineți matrice mai mari. Și acest lucru deschide oportunități de a găsi modalități de stocare a surplusului de energie electrică generată în timpul zilei.
Pentru fermieri, o altă oportunitate este capacitatea de a utiliza barajele existente și de a reduce
costurile de construcție hidro pompate.
Dacă este mai ieftin, este mult mai viabil. Cercetările timpurii privind sistemele de irigare alimentate cu energie solară care utilizează hidrocentrale sugerează că perioada de recuperare pentru acest tip de stocare a energiei ar putea fi de până la patru ori mai scurtă decât pentru
baterii.
Care este soluția?
După cum probabil ați ghicit, această metodă depinde de mărimea barajelor și râurilor agricole existente și de topografia terenului.
Cu cât panta dintre cele două corpuri de apă este mai abruptă, cu atât sistemul va fi mai util ca stocare a energiei. Pentru a profita la maximum de aceste sisteme înseamnă găsirea site-urilor cu cea mai mare valoare potențială. Și probabil că soluția nu va funcționa pentru fermele de pe teren plat – aveți nevoie de o cădere de cel puțin 20 de metri.
Probabil vă întrebați cum se acumulează acest lucru din punct de vedere financiar. Am comparat un sistem hidro micropompat cu o capacitate de 42,6 kWh și capabil să descarce 3,6 kW la o baterie comercială litiu-ion, Tesla Powerwall, capabilă să stocheze 13,5 kWh și să descarce 5,0 kW.
Am descoperit că stocarea hidro prin micropompare a fost cu 30% mai ieftină decât o baterie dacă energia solară generată local ar fi necesară în mod regulat peste noapte – cum ar fi alimentarea unui sistem de irigare 24/7.
Australia are mii de site-uri potențiale
Cercetarea noastră este prima evaluare la nivel continental a potențialelor baraje hidro pompate.
Cum ne-am dat seama câte locații s-ar potrivi microhidropompei? Am folosit algoritmi din teoria grafurilor, deoarece aceștia sunt folosiți pentru a modela rețelele și le-am eliberat într-un sondaj din 2021 asupra a 1,7 milioane de baraje agricole australiene. Nu am vrut să creștem speranțele oamenilor dacă barajele lor nu erau potrivite, așa că am stabilit capacitatea minimă la 24kWh (similar cu o baterie tipică de acasă după pierderi de eficiență) și cu o pantă minimă de 17%, pentru a o face competitivă cu o baterie.
Așa am ajuns la cifra noastră de 30.000 de situri promițătoare, inclusiv situri baraj la baraj și baraj la râu. Locurile baraj-la-râu sunt o opțiune bună dacă aveți un baraj la o altitudine rezonabilă deasupra unui râu – puteți pompa apa în sus din râu și o puteți returna mai târziu
pentru a produce energie.
O hartă a peste 30.000 de rezervoare agricole care ar putea fi transformate în sisteme de stocare a energiei hidro-pompate, aceasta ar putea furniza o medie de 2 kW timp de 20 de ore.
Ce urmează pentru această abordare?
Puteți face această abordare mai eficientă utilizând noul hardware all-in-one, cum ar fi turbinele combinate și pompele de apă, precum și integrându-l cu managementul inteligent al irigațiilor. Pentru a fi clar, această soluție nu va funcționa pentru fiecare proprietar de teren. Dacă cultivați grâu pe câmpii plate, este puțin probabil să aveți panta necesară pentru a-l face să funcționeze. Dacă vă gândiți să obțineți spațiu de stocare în afara rețelei, este esențial să luați în considerare avantajele și dezavantajele fiecărei tehnologii și modul în care s-ar potrivi condițiilor dvs. locale. De exemplu, dacă vă aflați într-o zonă predispusă la secetă, cu apă subterană limitată, este posibil
să nu aibă sens să instalați hidrocentrale pompate.
În timpul secetei, este posibil să aveți nevoie de apă de la fermă. Cercetarea noastră presupune că 70% din apa din baraje este disponibilă pentru utilizare, ceea ce nu ține cont de secetă sau de nevoile de irigare. Dar pentru unii proprietari de terenuri, aceasta poate fi partea lipsă a puzzle-
ului. Instalațiile eoliene și solare cresc vertiginos în întreaga lume. Acest lucru, la rândul său, crește cererea de stocare eficientă a energiei.
Având în vedere că doar în Australia există 30.000 de baraje agricole adecvate, este probabil că această tehnologie ar putea juca un rol valoros în întreaga lume – în special pentru fermierii din zonele îndepărtate sau unde conectarea la rețea este prea scumpă.
