Estonia va construi prima sa hidrocentrală prin pompare printr-o tehnologie genial de simplă, care nu are nevoie de relief muntos

În ultimii ani, cu o dezvoltare atât de vertiginoasă a energiei regenerabile, mai ales prin parcuri fotovoltaice şi eoliene, vorbim tot mai des de necesitatea acută de soluţii de stocare a electricităţii produse regenerabil, or, energia solară e produsă ziua, în timp ce cererea în sistem e mai ales seara şi dimineaţa, iar cea eoliană e produsă în funcţie de disponibilitatea vântului, adeseori cu intensificări noaptea. În ultimii ani sunt construite tot mai multe centrale de stocare a electricităţii pe bază de baterii gigantice, de mărimea unor containere. Acestea au un randament bun, de circa 90-93%, şi sunt mai ieftine în costurile iniţiale, dar degradează în timp, astfel încât durata lor de viaţă este în cel mai bun caz de 12-16 ani. Soluţia mult mai cunoscută şi verificată în timp sunt hidrocentralele prin pompare, dar şi acestea aveau limitări. Acum, însă, în Estonia va fi construită prima hidrocentrală prin pompare din această ţară, printr-o tehnologie genial de simplă, care permite evitarea celor mai multor limitări, inclusiv prin faptul că nu mai e nevoie de relief muntos.

Foto: Locul unde va fi construită noua hidrocentrală din Estonia

Hidrocentralele prin pompare funcţionează în toată lumea după principiul a două lacuri de acumulare, situate la altitudini diferite, de obicei fiind nevoie de o diferenţă de minim 300 metri, dar e preferabil să se ajungă la 600-700 metri. Cele două lacuri de acumulare sunt conectate prin galerii subterane, iar trec printr-o sală de turbine reversibile. Când e nevoie de stocarea energiei, turbinele se învârt într-o direcţie şi acţionează ca pompe, preluând apa din lacul inferior şi pompând-o spre lacul superior, consumând electricitate pentru acest proces. Apoi, când e nevoie de „descărcarea bateriei”, adică furnizarea înapoi în reţea a energiei, apa din lacul de acumulare de sus e lăsată să curgă în jos, ajutată de gravitaţie, iar turbinele sunt împinse în direcţie inversă, generând electricitate şi furnizând-o în reţea.

Foto: Schema unei hidrocentrale prin pompare, pe baza proiectului hidrocentralei Tarniţa-Lăpusteşti din România

Asta e tehnologia de bază a oricărei hidrocentrale prin pompare, iar diferenţa de altitudine necesară impune, practic, faptul că asemenea hidrocentrale pot fi construite doar în condiţii de relief muntos, unde să existe minim 600-700 metri altitudine diferenţă şi locuri în care prin nişte baraje să poată fi construite lacuri de acumulare.

Desigur, acelaşi relief muntos determină costuri mai mari de construire a lor şi un proces mai anevoios, care durează de obicei minim 6-8 ani cu tot cu proiectări, or, construirea de asemenea edificii imense prin abisuri muntoase e o muncă de scară mare, dar care trebuie făcută cu rezistenţă excepţională şi precizie milimetrică, iar asta lungeşte timpul de construcţie şi costurile. În schimb, dacă o centrală de baterii se epuizează de obicei după 2-4 ore de livrare a energiei în reţea, atunci la o hidrocentrală prin pompare rezervoarele imense pot asigura cicluri mult mai îndelungate de producţie a electricităţii, acoperind necesităţi mult mai mari de reţea, astfel încât o singură hidrocentrală poate rezolva capacităţi pe care zeci de centrale de baterii ar trebui să le rezolve. Şi, bineînţeles, hidrocentralele prin pompare au avantajul imens al duratei de viaţă, cu termeni iniţial de 60-80 de ani, iar ce retehnologizări şi eventuale fortificări ulterioare de baraje şi peste 100 ani.

Foto: Centrală cu baterii

Ei bine, şi acum ajungem la Estonia şi prima sa hidrocentrală, care va fi construită în regiunea Paldiski. Estonia nu are nicio hidrocentrală până în prezent nu pentru că n-ar fi vrut să investească în una, ci pentru că nu are munţi, deci relieful său e total nepotrivit pentru hidrocentralele clasice. Din fericire, inovaţia estoniană a adus o soluţia pentru această limita, sub forma unei tehnologii inventate de start-up-ul Zero Terrain, şi anume această tehnologie va sta la baza primei hidrocentrale prin pompare din Estonia.

Principiul de funcţionare e genial de simplu — în loc ca unul din rezervoare să fie amplasat la o diferenţă de 700 metri altitudine, undeva în munţi, Estonia îl va amplasa la 700 metri diferenţă de altitudine în jos, adică în subteran! Astfel, se obţine aceeaşi diferenţă comparabilă de nivel, şi turbinele pot funcţiona în mod similar. Doar că mai apare o întrebare — de unde va fi luată apa? Or, în munţi mai există şi acumulări naturale de apă în cel puţin unul din rezervoare, astfel încât să se contracareze evaporarea. Estonienii au un răspuns şi pentru asta.

Astfel, ei vor folosi marea drept rezervorul superior, iar apa din ea va fi apa folosită pentru producţia de electricitate, chiar dacă vorbim de apă salină! Aproape de ţărm, pe fundul mări, vor exista 6 guri de admisie a apei spre galeriile subterane, prin care apa mării va intra în acele galerii şi-şi va începe călătoria spre subteran.

Foto: Galeriil subacvatice de preluare a apei de mare

Pe măsură ce se adâncesc, galeriile trec în spaţiul subteran de sub ţărm, nu sub mare şi ajung la 750 metri adâncime. Astfel, apa din mare, ajutată şi aşa de presiunea hidrostatică a mării, iar suplimentar şi de gravitaţie, va propulsa turbine care vor genera electricitate, iar apoi va ajunge în rezervoare subterane mari, unde va fi stocată. Hidrocentrala e proiectată astfel încât această curgere a apei de mare spre subteran să poată avea loc timp de 12 ore, timp în care hidrocentrala e „descărcată”, adică produce electricitate pe care o livrează în reţea. Rezervoarele subterane sunt 10 la număr şi au un volum total de 4,5 milioane de metri cubi.

Foto: Apa de mare împinge turbinele subterane

Puterea livrată va fi de 500 MW, iar în total, timp de 12 ore, hidrocentrala poate livra 6 GWh de electricitate, cifră care depăşeşte, de fapt, consumul zilnic al tuturor locuinţelor din Estonia, în timp ce consumul mediu zilnic pentru toată ţara e de circa 21-22 GWh pe zi. La orele de vârf, puterea necesară reţelei ajunge în Estonia la 1.200-1.500 MW, cu un record absolut de consum înregistrat la 4 ianuarie 2004, de 1.599 MW consumaţi în sistem. Asta înseamnă că cei 500 MW livraţi de viitoarea hidrocentrală vor acoperi cu uşurinţă variaţiile dintre mediu şi maxim, şi vor absorbi eficient variaţiile dintre consum minim şi vârfurile generate în sistem de sursele regenerabile. Practic, o singură asemenea hidrocentrală rezolvă 90% din toate necesităţile de stocare a energiei pentru toată Estonia!

Foto: Schema principiului de funcţionare a noii hidrocentrale din Estonia

Desigur, toată tehnologia descrisă mai sus presupune că „încărcarea” acestei „baterii” va avea loc prin pomparea în direcţia inversă a apei din rezervoarele subterane spre mare. Schiţele iniţiale par să arate aceleaşi galerii până la etapa finală din apă, dar e posibil că o pompare până la suprafaţă terestră, lângă mare, fără rezistenţa dată de presiunea hidrostatică, şi lăsarea apei să curgă ulterior spre mare, ar putea da o eficienţă şi mai bună, eventual de peste bariera de 80% atinsă în prezent de hidrocentralele prin pompare.

Foto: Galeriile către rezervoarele subterane

Ei bine, construcţia acestei hidrocentrale inovative ar urma să înceapă în 2025 în Estonia şi către anul 2029 ea ar trebui să fie gata. După asta vor urma doi ani de operare în regim de testare, iar în 2031 hidrocentrala va fi transmisă oficial în gestiunea entităţii aleasă de statul estonian. Costurile exacte ale noii hidrocentrale nu au fost anunţate, însă ele vor fi cu siguranţă mult mai mici decât ale unei hidrocentrale prin pompare, construite în munţi, dată fiind lipsa nevoii de a construi baraje pentru două rezervoare. Desigur, vor exista costuri pentru forări şi construcţii la adâncime, dar per total, costurile vor fi cu siguranţă mult mai mici.

Iar pe lângă acordul de construcţie a noii hidrocentrale, Estonia a oferit companiei care a inventat tehnologia un grant de 1,98 milioane de euro pentru a pregăti designul modular al hidrocentralei, astfel încât el să fie uşor aplicabil şi scalabil oriunde în lume, iar compania estoniană să devină astfel un exportator de tehnologie şi un constructor de asemenea hidrocentrale peste tot în lume unde se va dori aplicarea tehnologiei, de pe urma inovaţiei lor beneficiind indirect şi statul estonian, din impozitele plătite din asemenea proiecte mari aducătoare de profit unei companii estoniene.