В Германии угольную шахту превратят в гидроаккумулирующую электростанцию
Верхний бьеф (резервуар) одной из действующих ГАЭС
Северный Рейн-Вестфалия — крупный промышленный регион Германии. Здесь расположены фабрики, заводы, угольные и железорудные шахты. Что касается угольных шахт, то они постепенно закрываются, администрация региона планирует вывести из эксплуатации последнюю шахту в 2018 году. Причина — устаревшая инфраструктура, невысокие цены на электроэнергию (что в ряде случаев делает добычу угля в качестве топлива для тепловых электростанций невыгодным делом), желание улучшить состояние окружающей среды.
Одна из шахт, которые собираются закрыть — Проспер-Ханиель. Правда, объект не будет законсервирован полностью. Эту шахту превратят в гидроаккумулирующую электростанцию. В своей работе электростанции такого типа используют комплекс генераторов и насосов либо обратимые гидроэлектроагрегаты. Они могут работать как в качестве генераторов, так и в качестве насосов. Ночью воду перекачивают в резервуар, находящийся относительно высоко. Утром и вечером, во время пикового потребления энергии такая электростанция сбрасывает полученную воду из верхнего резервуара в нижний, генерируя энергию.
Проблема с пиковым потреблением энергии в том, что в энергосистемах большинства стран значительная доля ее выработки приходится на тепловые и атомные электростанции. Они не могут быстро снижать или повышать выработку электроэнергии для сглаживания «пиков». В результате стоимость «пиковой» энергии возрастает. Это, в свою очередь, делает достаточно выгодным использование гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС).
В Германии важную роль сейчас играет альтернативная энергетика, в частности, ветровые и солнечные электростанции. По замыслу администрации региона, в солнечные или ветреные дни, когда такие электростанции вырабатывают много энергии, какая-то ее часть будет использоваться для перекачки воды на «шахтной» ГАЭС в верхний резервуар. В дни, когда нет ветра или солнца, а потребление энергии пользователями высокое, воду будут сливать в нижний резервуар, получая необходимое электричество.
Строят ГАЭС обычно в регионах со значительным перепадом высот. В случае с шахтой Проспер-Ханиель ситуация несколько иная. Здесь есть все условия для создания такой электростанции, поскольку присутствуют все требуемые факторы — перепад высот, возможность сброса и набора воды, сама вода. Руководитель проекта по превращению шахты в ГАЭС — Андре Ниманн из Университета Дуйсбург-Эссена. Он считает, что шахта — отличный вариант для создания замкнутой системы ГАЭС, где есть все необходимые элементы инфраструктуры.
«Мы подсчитали, что в хранилище можно разместить около 600 000 м3 воды», — говорит Ниманн. — «Это означает, что при полной загрузке мы сможем получить 200 мегаватт электричества за всего четыре часа». Глубина шахты составляет 600 метров, она разрабатывается с начала 1974 года. Финансирование процесса строительства ГАЭС на начальном этапе предоставляется администрацией региона и Евросоюзом. Сейчас Северный Рейн-Вестфалия дает примерно треть вырабатываемой в Германии энергии. В частности, здесь размещается большое количество угольных электростанций. Правительство планирует сократить их число на треть к 2025 году, так что региону приходится искать другие источники энергии.
ГАЭС из шахты в Германии — не первый в мире проект подобного типа, который будет реализовываться в ближайшее время. В Австралии такую планируют создать, преобразовав глубокую шахту, где ранее добывали золото. Оценочная мощность станции из Северного Квинследа составляет около 250 МВт. Строительством электростанции в Квинследе занимается компания Genex Power. В эксплуатацию ГАЭС из Австралии должны ввести в 2018 году.
Другие проекты пока что остаются лишь на бумаге. Так, в Канаде ранее планировали построить ГАЭС рядом с железорудным карьером. Об этом компания, которая отвечает за работу этого карьера, объявила еще в 2013 году. К сожалению, с тех пор никаких новостей об этом проекте нет. В штате Нью-Йорк, США, тоже собирались преобразовать шахту в электростанцию. В 2015 году компания, которая взялась за этот проект, получила все необходимые лицензии. Но, к сожалению, за последние два года никакие серьезные действия в этом направлении не предпринимаются.
Действия немецких властей сейчас направлены на быстрое введение в эксплуатацию электростанции нового типа. Если этот опыт окажется удачным, возможно, что станут преобразовывать в ГАЭС и другие шахты.
