Pumped heat energy storage uusiutuvan energian varastoimiseen
Toikka, Tommi (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019042513311
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019042513311
Tiivistelmä
Työssä käsitellään Pumped Heat Energy Storage sähköenergianvarastointijärjestelmää (PHES) ja esitellään sen toimintaperiaate, jonka jälkeen perehdytään tarkemmin sen lämpövarastoihin ja virtauskoneistoon kirjallisuuden perusteella. Lisäksi järjestelmää verrataan teknisesti ja taloudellisesti kahteen muuhun varastointijärjestelmään, pumppuvoimaloihin ja litiumioniakkuihin. Lopuksi tarkastellaan sähkönvarastoinnin tarvetta Saksassa, jossa on jo merkittävästi vaihtelevaa tuuli- ja aurinkovoimantuotantoa. Työssä tutustutaan myös vaihtelevan uusiutuvan energian tuotannon vaikutukseen sähkön markkinahintaan Saksassa.
PHES vertautuu teknisesti ja taloudellisesti hyvin pumppuvoimaloihin, jotka tällä hetkellä kattavat maailman varastointikapasiteetin lähes kokonaan. PHES ei kuitenkaan vaadi ympäristöltään suurta korkeuseroa tai vesimäärää, vaan se voidaan asentaa mihin tahansa. PHES eroaa pumppuvoimaloista merkittävästi korkeammalla energiatiheydellä, mutta sen hyötysuhde hieman heikommaksi. Kustannusten puolesta PHES on lähellä pumppuvoimaloita, mutta markkinahintojen vaihtelu on liian pientä, jotta hintaero kattaisi PHES:n häviöt. Uusiutuvia energiajärjestelmiä kuitenkin tuetaan esimerkiksi kiinteän myyntihinnan avulla, joten mikäli sähkövarastoille luotaisiin samanlainen tukijärjestelmä, voisi PHES olla varsin edullisten investointikustannustensa puolesta merkittävä varastointiteknologia.
PHES vertautuu teknisesti ja taloudellisesti hyvin pumppuvoimaloihin, jotka tällä hetkellä kattavat maailman varastointikapasiteetin lähes kokonaan. PHES ei kuitenkaan vaadi ympäristöltään suurta korkeuseroa tai vesimäärää, vaan se voidaan asentaa mihin tahansa. PHES eroaa pumppuvoimaloista merkittävästi korkeammalla energiatiheydellä, mutta sen hyötysuhde hieman heikommaksi. Kustannusten puolesta PHES on lähellä pumppuvoimaloita, mutta markkinahintojen vaihtelu on liian pientä, jotta hintaero kattaisi PHES:n häviöt. Uusiutuvia energiajärjestelmiä kuitenkin tuetaan esimerkiksi kiinteän myyntihinnan avulla, joten mikäli sähkövarastoille luotaisiin samanlainen tukijärjestelmä, voisi PHES olla varsin edullisten investointikustannustensa puolesta merkittävä varastointiteknologia.