Πηγή Εικόνας: ΑΠΕ/ΜΠΕΕρευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge (ORNL) στις ΗΠΑ ανέπτυξαν με επιτυχία προηγμένα εργαλεία μοντελοποίησης που θα μπορούσαν να μετατρέψουν τα χιλιάδες εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία της χώρας σε τεράστιες υπόγειες δεξαμενές για αποθήκευση ενέργειας.
Δημιουργώντας υδροδυναμικά και χημικά μοντέλα υψηλής πιστότητας, η ομάδα ξεπέρασε ένα σημαντικό τεχνικό εμπόδιο στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο αυτές οι ανενεργές τοποθεσίες μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για αντλιοστάσια αποθήκευσης (PSH). Πρόκειται για μία λύση με διπλό αποτέλεσμα καθώς παρέχει την αποθήκευση μακράς διάρκειας που απαιτείται για ένα δίκτυο ουδέτερου άνθρακα, ενώ παράλληλα αναζωογονεί τις πρώην μεταλλευτικές κοινότητες.
Επαναπροσδιορίζοντας την «μπαταρία νερού»
Η παραδοσιακή PSH ονομάζεται συχνά «μπαταρία νερού» επειδή λειτουργεί μετακινώντας νερό μεταξύ δύο δεξαμενών σε διαφορετικά υψόμετρα. Όταν η ενέργεια είναι φθηνή ή άφθονη, όπως κατά τη διάρκεια μίας ηλιόλουστης ημέρας, το νερό αντλείται προς τα πάνω. Όταν η ζήτηση αυξάνεται, το νερό απελευθερώνεται μέσω τουρμπίνων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ενώ η PSH αντιπροσωπεύει σήμερα πάνω από το 90% όλων των αποθηκευτικών χώρων ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας στις Ηνωμένες Πολιτείες, η ανάπτυξή της έχει ιστορικά σταματήσει λόγω γεωγραφίας. Οι τυπικές εγκαταστάσεις απαιτούν τεράστια βουνά ή λόφους για να δημιουργήσουν την απαραίτητη διαφορά ύψους, γνωστή και ως «κεφαλή».
Η ανακάλυψη του ORNL αλλάζει αυτό το παράδειγμα μεταφέροντας τη λειτουργία υπόγεια. Η συγκεκριμένη προσέγγιση αξιοποιεί την υπάρχουσα υποδομή χρησιμοποιώντας βαθιά φρέατα εγκαταλελειμμένων ορυχείων ως την κάτω δεξαμενή αντί να κατασκευάζει νέες εγκαταστάσεις στις πλαγιές του βουνού. Με αυτόν τον τρόπο, η τεχνολογία μπορεί να επεκταθεί σε πιο επίπεδες γεωγραφικές περιοχές που προηγουμένως δεν ήταν επιλέξιμες για υδροηλεκτρική ενέργεια. Επιπλέον, η χρήση αυτών των υπαρχόντων σηράγγων και φρεατίων μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής και επιταχύνει τα χρονοδιαγράμματα ανάπτυξης.
Υπερνίκηση των κινδύνων χημικής διάβρωσης και σταθερότητας
Η επαναχρησιμοποίηση ενός ανθρακωρυχείου είναι πολύπλοκη επειδή το περιβάλλον μέσα σε ένα ορυχείο είναι χημικά ενεργό και δομικά περίπλοκο. Τα νέα μοντέλα ORNL επιτρέπουν στους μηχανικούς να προσομοιώνουν ακριβώς πώς κινείται το νερό μέσα από αυτές τις συγκεκριμένες σήραγγες και πώς αλληλεπιδρά με τα εγγενή ορυκτά. Αυτό βοηθά τους ερευνητές να προβλέψουν τους κινδύνους διάβρωσης εντοπίζοντας πώς τα υπολείμματα ορυκτών μπορεί να βλάψουν ακριβές τουρμπίνες.
Τους επιτρέπει επίσης να αξιολογήσουν τη δομική ακεραιότητα για να διασφαλίσουν ότι η ταχεία κίνηση του νερού υπό υψηλή πίεση δεν προκαλεί θραύση ή κατάρρευση των τοίχων του ορυχείου.
Μελλοντική οικονομική και συστημική ανάλυση
Πλέον, η ομάδα του ORNL κινείται προς μια ολοκληρωμένη τεχνοοικονομική ανάλυση. Οι ερευνητές σχεδιάζουν επίσης να διεξάγουν αναλύσεις αποδοτικότητας συστημάτων για να προσδιορίσουν τις βέλτιστες πρακτικές για την κατασκευή και τη λειτουργία εγκαταστάσεων σε συγκεκριμένες τοποθεσίες ενδιαφέροντος.
Μετατρέποντας τις περιβαλλοντικές υποχρεώσεις σε περιουσιακά στοιχεία σε κλίμακα δικτύου, αυτή η έρευνα θα μπορούσε σύντομα να επιτρέψει στα ίδια τα ορυχεία που κάποτε τροφοδοτούσαν τη βιομηχανική εποχή να σταθεροποιήσουν το μέλλον της καθαρής ενέργειας.
