برق‌ آبي پمپاژشده؛ منبعي بي‌نظير براي ذخيره تمام انرژي تجديدپذير موردنياز جهان

چند روز پيش، خبر مهمي در ارتباط‌با حركت روبه‌‌رشد انرژي‌‌هاي تجديدپذير جهان رسانه‌‌اي شد: دانشمندان موفق شدند ۵۳۰ هزار سايت مناسب را در سراسر جهان شناسايي كنند كه براي ذخيره‌سازي انرژي برق‌آبي به‌‌شيوه‌‌ي پمپاژ مناسب هستند؛ اين تعداد سايت براي ذخيره‌سازي انرژي لازم كل جهان كفايت مي‌‌كند.

انرژي آب پمپاژشده، يكي از بهترين فناوري‌هاي قابل‌‌استفاده به‌‌منظور ذخيره‌سازي انرژي‌‌هاي تجديدپذير و متناوب مانند انرژي خورشيدي است؛ به اين معني كه سايت‌هاي يادشده مي‌توانند به‌‌عنوان يك باتري بزرگ عمل كنند و در نقش منابع همراه براي شبكه‌هاي برق تجديدپذير و ارزان ظاهر شوند.

تاكنون، مكان فعلي اين سايت‌ها تنها توسط يك الگوريتم شناسايي شده بودند، بنابراين نياز بود پژوهش‌‌هاي ميداني بيشتري صورت گيرد. اما اشكال اينجا بود كه بنابر مدل‌‌سازي‌‌هاي قبلي تصور مي‌‌شد كه تنها تعداد محدودي از اين مكان‌ها در جهان براي پياده‌‌سازي اين نوع طرح مناسب هستند و درنتيجه ما قادر به ذخيره‌‌ي مقادير كافي انرژي تجديدپذير براي تأمين بار در زمان‌ اوج تقاضا نخواهيم بود. اين محدوديت همان موضوعي بود كه طي مطالعه‌‌ي اخير به‌‌كلي رد شد.

علاوه‌بر اين، محاسبات نشان داد اين صدها هزار سايت مي‌توانند حدود ۲۲ ميليون گيگا‌‌وات‌‌ساعت انرژي را ذخيره كنند. اين عدد حتي از مقدار انرژي لازم براي رسيدن‌‌به هدف اصلي ما، يعني تأمين تمام انرژي موردنياز زمين ازطريق منابع تجديدپذير نيز فراتر است.

نحوه‌‌ي كار سامانه‌‌هاي ذخيره‌‌سازي انرژي برق‌‌آبي

متيو استوكس از دانشگاه ملي استراليا مي‌گويد:

تنها بخش كوچكي از اين ۵۳۰ هزار سايت بالقوه كه شناسايي شده است، براي همراهي ۱۰۰ درصدي از يك سيستم جهاني مبتني‌‌بر انرژي‌‌هاي تجديدپذير كافي خواهد بود. تعداد سايت‌هاي بالقوه شناسايي‌‌شده به‌‌حدي است كه درواقع تنها يك درصد از آن‌‌ها براي ما كفايت خواهد كرد. (پيش‌تر) اين تصور وجود داشت كه مكان‌هاي محدودي در جهان با امكان ذخيره‌‌سازي انرژي آب پمپاژشده وجود دارد، اما ما تاكنون صدها هزار از اين سايت‌‌ها را يافته‌‌ايم.

اين سايت‌ها به‌‌طور عمده روي منابع فتوولتائيك خورشيدي (PV) و نيز بادي تكيه دارند تا در زمان مازاد توليد، با اين انرژي اضافي، آب را به نقاط بالادست پمپاژ كنند. هنگامي‌‌كه مجددا به انرژي نياز داشته باشيم، اين آب آزاد مي‌شود و به‌‌كمك جاذبه به پايين‌‌دست كشيده مي‌‌شود تا بتواند توربين‌‌ها را به‌‌كار انداخته و الكتريسيته توليد كند. در اين فرايند، به‌هيچ‌وجه از سوخت فسيلي استفاده نمي‌‌شود.

پراكندگي جهاني سايت‌‌هاي داراي ظرفيت براي استفاده از انرژي آب پمپاژشده

اين «سايت‌‌هاي ذخيره‌‌سازي انرژي آب پمپاژ‌‌شده‌‌ي موقت» يا به‌‌اختصار STORES با پياده‌سازي مجموعه‌اي از الگوريتم‌ها روي داده‌هاي جغرافيايي، شناسايي شده‌اند. با استفاده‌‌از اين الگوريتم‌‌ها مي‌‌توان در زمان كوتاه‌‌تري به‌‌جستجوي سايت‌‌هاي بالقوه در سطح جهان پرداخت.

البته اين سايت‌هاي STORES كه شناسايي شده‌‌اند، هنوز بايد از لحاظ مباحث مالكيت زمين و هرگونه چالش‌هاي مهندسي يا محيطي خاص موردارزيابي قرار گيرند. همچنين درصورت علاقه، مي‌توانيد نقشه‌‌ي كامل اين سايت‌ها را در اينجا ببينيد.

دو سال پيش، همين تيم پژوهشي توانسته بود ۲۲ هزار از اين سايت‌‌ها را تنها در استراليا شناسايي كند. در اين مطالعه‌‌ي جديد، آن‌ها تحليل‌‌هاي خود را به سراسر جهان بسط دادند و در عين حال، سعي كردند از الگوريتم‌هاي مورد استفاده براي يافتن مكان‌هايي برخوردار از مخازن بالادست و پايين‌‌دست و نيز مسيري بالقوه براي حفر تونل اتصال‌‌دهنده بهره ببرند.

دو مورد از سايت‌‌هاي موجود در استراليا

با اينكه آخرين يافته‌ها هنوز منتشر نشده‌‌اند، اما نتايج با الگوريتم مشابهي در سال گذشته مورد بازبيني قرار گرفته و نهايتا منتشر شده بود. مطابق الگوريتم‌‌هاي تازه، تنها ۳ هزار مورد از بهترين سايت‌هاي واقع‌‌در استراليا براي رسيدن به نقطه‌‌ي مطلوب كفايت مي‌‌كنند؛ بااين‌‌حال، اكنون صحبت از كشف ۵۲۷ هزار سايت مناسب ديگر در ساير‌‌ نقاط جهان است. با اتخاذ رويكرد توسعه‌‌ي مناسب، ما به‌زودي قادر خواهيم بود به ظرفيت ذخيره‌‌سازي چندين برابري نسبت‌‌به نياز واقعي خود دست يابيم.

اين گروه، جزئيات كار و نقشه‌هاي خود را در يك وب‌‌سايت اختصاصي آپلود كرده است. هيچ‌‌كدام از اين مناطق در داخل پارك‌هاي ملي يا مناطق شهري قرار نگرفته‌‌اند و هريك از آن‌‌ها ظرفيت بالقوه‌‌اي براي ذخيره‌‌سازي انرژي معادل‌‌با ۲ الي ۱۵۰ گيگاوات‌‌ساعت برق دارا هستند.

اما آنچه كه شيوه‌‌ي ذخيره‌‌ي انرژي برق‌‌آبي پمپاژشده را برايمان بسيار جذاب مي‌سازد، اين است كه مي‌‌‌توان باكمك آن، ميزان توليد انرژي را متناسب با تقاضا تنظيم كرد. آب ذخيره‌شده در مخازن را مي‌توان هر زمان كه نياز باشد، تخليه كرد؛ مثلا در زمان‌‌هايي كه مقادير بسيار بالايي انرژي در شبكه موردنياز باشد يا مواقعي كه ميزان توليد انرژي خورشيدي و بادي به‌‌حد كفايت نباشد.

برخلاف نيروگاه‌‌هاي فسيلي، در اين نوع سامانه‌‌ها نيازي به استفاده‌‌از آب براي مقاصد خنك‌‌سازي نيست. اين امر بدان معني است كه مصرف برق خود نيروگاه كاهش خواهد يافت و البته هيچ‌‌گونه انتشار گازهاي گلخانه‌اي در پي نخواهد داشت. مهم‌‌تر از همه اينكه برخلاف سدها، اثرات زيست‌‌محيطي چنين سيستم‌‌هايي بسيار اندك خواهد بود؛ چراكه قرار نيست از هيچ رودخانه‌‌ي طبيعي استفاده شود.

نقشه  ظرفيت بالقوه‌ي منابع بر‌ق‌آبي پمپاژشده جهان به‌تفكيك كشورها

دانشمندان مي‌گويند كه سايت‌هاي شناسايي‌‌شده ازسوي آن‌‌ها مي‌تواند بين ۵ تا ۲۵ ساعت در حداكثر توان فعاليت داشته باشند. دركنار تمامي‌‌اين‌‌ها، يك مزيت مهم ديگر نيز مي‌‌توان براي اين نوع نيروگاه‌‌هاي برق‌‌آبي برشمرد و آن «توانايي در راه‌‌اندازي و واردشدن سريع به شبكه» است.

اندرو بليكرز از دانشگاه ملي استراليا مي‌گويد:

توليد انرژي به‌‌شيوه‌‌ي پمپاژ آب مي‌تواند به‌‌سرعت و تنها در عرض چند دقيقه از صفر به‌‌حداكثر توان نامي برسد. ذخاير آب پمپاژشده ۹۷ درصد از انرژي ذخيره‌‌شده‌‌ي جهان را پوشش مي‌‌دهند، عمر متوسط آن‌‌ها به‌‌ ۵۰ سال مي‌‌رسد و كم‌‌هزينه‌‌ترين شيوه‌‌ي ذخيره‌‌ي انرژي در مقياس بالا به‌‌شمار مي‌‌آيند كه هم‌‌اكنون دردسترس ما قرار دارند.