PSH FAST, Pt 1: US DOE FAST Wettbewerb Um Pumpspeicher Wählt 4 Gewinner Aus

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-11-26 12:43

Während wir daran arbeiten, von unserem aktuellen, fossilen Brennstoffen stark belasteten Stromerzeugungsmix umzusteigen, wird häufig von der Notwendigkeit einer Stromspeicherung abgesehen, mit der Unterkritik, dass diese zu teuer und nicht skalierbar sei. Die erste hat zumindest den Vorzug, wahr zu sein, denn wir werden Speicher brauchen, wenn auch nicht annähernd so viel, wie die meisten Leute denken. Die anderen beiden sind einfach falsch.

Pumpspeicherkraftwerke haben weit mehr Ressourcenpotenzial als für ein vollständig dekarbonisiertes Netz erforderlich und sind pro Megawattstunde (MWh) Speicher günstig. Der Nachteil ist, dass es derzeit in den Vereinigten Staaten langsam gebaut, kapitalintensiv und stark reguliert ist. Das FAST-Programm des Energieministeriums soll dies ändern.

Bild mit freundlicher Genehmigung von DOE

Der Grund, warum Speicher nicht so wichtig ist, wie viele Kritiker behaupten, hat zwei große Teile. Der erste ist, dass wir nicht sofort Speicher benötigen, sondern als Teil des Endspiels. Wir können weiterhin drei Jahrzehnte lang fossile Brennstoffe mit schnell abnehmenden Kapazitätsfaktoren betreiben und sie als Backup für Totzeiten bereitstellen. Das gibt uns Zeit für die richtige Lagerung. Zweitens: Mit Netzen auf kontinentaler Ebene mit zusätzlicher HGÜ und guten Märkten wird der Strom viel leichter von dort, wo er erzeugt wird, dorthin fließen, wo er gebraucht wird, als die meisten Menschen wissen oder akzeptieren. Ein Großteil der Analysen zu teuren Speicheranforderungen stammt aus stark geografisch begrenzten Studien. Und wie Mark Z. Jacobsons jüngste 100 % Erneuerbare Energien bis 2050 zeigen, werden selbst geografisch oder politisch isolierte Gebiete wie Japan oder Israel mit einem 100 % erneuerbaren Mix viel billiger sein als heute.

Was teuer angeht, so ergab eine kürzlich auf 20 Jahre begrenzte DoE-Speicherstudie, dass die aktuellen Kosten von Pumpspeicherkraftwerken die Hälfte der prognostizierten Kosten von Lithium-Ionen-Batterien für 2025 betragen, mit prognostizierten Reduzierungen. Und Pumpspeicheranlagen werden voraussichtlich eine Lebensdauer von 80-120 Jahren mit grundlegender mechanischer Wartung und Austausch haben. Der teure Teil ist der Bau der Stauseen und der Tunnel, und sie halten sehr lange. Wie mein schottischer Entwicklerkontakt, Mark Wilson von Intelligent Land Investments, betonte, haben sie einen 125-jährigen Pachtvertrag für ihr Red John-Projekt am Loch Ness abgeschlossen.

Und wie für die Unfähigkeit zu skalieren? Nun, CleanTechnica hat kürzlich meine Bewertung der australischen Pumpspeicherstudie veröffentlicht, die 100x mehr Ressourcenpotenzial weltweit (250x in den USA) nur an Standorten außerhalb von Naturschutzgebieten und in der Nähe von Übertragungsleitungen gefunden hat. Es gibt mehr als genug Potenzial, um sehr gute Websites zu finden.

Was hält es aus? Regulierung und Finanzierung größtenteils. Selbst Pumpspeicher mit geschlossenem Kreislauf mit Reservoirs, die kleiner sind als der New Yorker Central Park, die keine Wasserstraßen beeinträchtigen, werden wie der Hoover-Staudamm behandelt. Der neue, schnellere Prozess dauert immer noch Jahre und Millionen von Dollar, um Genehmigungen zu erhalten. Und es sind kapitalintensive Projekte. Die vier, denen ich in Schottland und den USA nahe stehe, sind eher bei 5 Milliarden Dollar an Kapitalkosten als nicht.

Was verursacht diese Kapitalkosten? Ein großer Teil davon ist, dass das Tunneln von Meilen oder Kilometern durch Gestein Zeit braucht und sehr teure Ausrüstung verwendet. Es hat auch eine große Arbeitskomponente. Auch Baupläne, die Jahre dauern, bevor Einnahmen fließen, summieren sich. Alles, was den Bau von Pumpspeichern beschleunigen kann, kann die Kosten schnell senken.

Und hier kommen wir zurück zum FAST-Programm von DOE. Das steht für „Förderung von Fortschritten, um die Zeit zu verkürzen“, was es zu einem der erfundeneren Akronyme außerhalb der Regierung machen muss, aber die Absicht ist gut und FAST ist auch ein gutes Wort. Im April 2019 hat das DOE den Wettbewerb auf einem Wasserkraftkongress ausgeschrieben. Etwa 30 Wettbewerber haben Vorschläge eingereicht und im Oktober gepitcht.

Die Gewinner waren (direkt von der FAST-Wettbewerbsseite zitiert):

1. Reduzierung der Dauer, der Kosten und des Risikos von PSH-Ausgrabungen – Tracy Livingston und Thomas Conroy, Team Livingston, kombinierten Modifikationen der Aushubausrüstung und Prozessoptimierungen, um eine Reduzierung der Aushubzeiten um bis zu 50 % zu erreichen.
2. Einsatz moderner TBM für unterirdische Pumpspeicher – Doug Spaulding, Nelson Energy und Golder Associates schlugen den Einsatz von Tunnelbohrmaschinen für den unterirdischen Vortrieb vor, der die Vortriebszeit um 50 % verkürzen und die Kosten senken kann.
3. Beschleunigung des PSH-Baus mit Stahldämmen – Gordon Wittmeyer, Southwest Research Institute, präsentierte ein modulares Stahlkonzept für Dämme, das die Kosten um ein Drittel senkt und die Bauzeit halbiert.
4. Modulares, skalierbares Pumpspeicher-Hydrosystem mit geschlossenem Kreislauf – Tom Eldredge und Hector Medina, Liberty University, präsentierten ein modulares, skalierbares PSH-System mit geschlossenem Kreislauf mit einem Leistungsbereich von 1–10 Megawatt, das an Standorte ohne natürliche Gewässer angepasst werden kann.

Für CleanTechnica-Leser, die meine erweiterte Serie über Pumpspeicherkraftwerke verfolgt haben (hier in den Archiven erhältlich), wird einer dieser Namen bekannt sein, Tracy Livingston. Und Menschen mit tieferen Erinnerungen werden sich daran erinnern, dass er einer der wichtigsten Innovatoren hinter dem kohlefaserummantelten Windturbinenmast mit Space-Frame war. GE kaufte dieses Unternehmen schließlich von Livingston und seinem CEO Thomas Conroy.

Livingston hat mich nach einer meiner frühen Erkundungen kontaktiert, um über seine Lösung und das Projekt, das er im Südwesten der Vereinigten Staaten entwickelt, zu sprechen. Seitdem haben wir uns intensiv mit dem Thema befasst und Gespräche mit einem schwimmenden Solarexperten aus Australien über das Potenzial dieser Technologie in Pumpwasserkraftwerken und mit einem CEO für Öffentlichkeitsarbeit für saubere Wirtschaft über die Gewährleistung der sozialen Lizenz für das Projekt geführt hier und hier.

Der zweite Artikel in diesem Zweiteiler ist ein tiefer Einblick in Livingstons siegreichen Vorschlag, mit einer Portion maschinellem Lernen.