エネルギーの未来

余剰エネルギーを貯蔵する実証済みの方法はありますか? NCE は英国における揚水発電の可能性について報告し、提案されている Coire Glas 計画を検討しています。

世界が化石燃料による発電から徐々に離れ、再生可能な代替発電に移行する中、断続性という大きな障害を依然として克服する必要があります。

ソーラーパネルには日光が必要で、風力タービンには強い風が必要です。 この両方がなければ、静かで暗い、氷点下の冬の夜に全国送電網はトラブルに見舞われる可能性があります。 消灯を防ぐには他のエネルギー源が必要であり、揚水発電もその一つです。

英国には、容量が 300MW から 1.8GW の揚水発電施設が 4 つしかありません。 最後に建設されたのは、1984年に開設されたウェールズの1.8GWディノルウィグ発電所である。

それから約 40 年が経ち、スコットランドの高地に 1.5GW のコイレ・グラス揚水発電所の計画が進んでいます。 3月、エネルギー会社SSEリニューアブルズは、プロジェクトの詳細な設計と改良の次の段階に1億ポンドを投資すると発表した。 それによると、コワール・グラスの建設は英国の現在の総電力貯蔵容量の2倍以上になるという。

揚水発電計画には、1 世紀の最も古い時期にまで遡り、トラブルのない実績があります。

動作原理はシンプルです。 利用可能な電力が余ると、タービンはその電力を利用して、下層の湖や貯水池から上層の貯水池まで水を汲み上げます。

不足が生じた場合、タービンが逆回転し、水がタービンを通って流れ落ち、数分以内、場合によっては数秒以内に発電します。

再生可能エネルギーのさらなる普及を確実にするために、長期貯蔵の必要性がますます高まっています。

世界には1GWを超える容量の揚水発電所が約80カ所あり、さらに80カ所ほどが建設中か完成間近である。

資本コストは高く、建設中の二酸化炭素排出量は大きくなりますが、ランニングコストが低く、数十年にわたる耐用年数が予想されるため、これらの要因は通常許容できると判断されます。 本当の問題は、適切な場所が不足していることです。

経済的なエネルギー回収効率、つまり水を上向きに汲み上げるのに必要なエネルギーとタービンを通って下り坂を流れるときに回収されるエネルギーの差 - を 80% 以上確保するには、上部貯水池と下部貯水池の間に少なくとも 500 メートルの高低差があることが不可欠です。達成される。

これは揚水貯蔵計画の設置場所を事実上山岳地帯に制限するものであり、英国の既存計画がウェールズとスコットランドにある理由も説明される。

提案されている1.5GWのコイレ・グラス施設は、インバネスとフォート・ウィリアムの間のロッキー湖の岸に位置します。 稼働開始から 5 分以内に、3M の家庭に 24 時間供給するのに十分な電力を生成します。

建設には15億ポンド以上の資本投資が必要になると見込まれている。 このプロジェクトは2020年にスコットランド政府から計画承認を取得し、建設計画と調達は2023年から2024年初頭にかけて進められる。

SSE Renewablesは、2024年にプロジェクトへの最終投資決定を行い、2031年までに揚水発電計画を稼働させたいと考えている。Stantecを全体の参照設計者として任命し、Cowiが地下構造物の参照設計を担当している。

最近の 1 億ポンドの投資の約半分は、Coire Glas プロジェクトの建設前の改良段階に割り当てられます。 これには、すでに着手されている地盤調査作業の包括的なパッケージが含まれます。

専門請負業者のストラバッグ社は山腹に1kmの試験掘削を開始し、フグロ社は地盤調査のために上から掘削を行っている。

馬蹄形の 5 メートル×5 メートルの掘削溝は、最大 700 メートルの岩に覆われたグレート グレン断層帯として知られる損傷した変成岩の地域を通過するため、ロックボルトで固定され、ショットクリートで施工されます。 ゾーンの厚さ、この場所での損傷の程度、および安定性は、SSE Renewable の最終投資決定に大きな影響を与える重要な情報です。

これが進めば、多数のトンネルや地下構造物が建設されることになる。

フグロは潜在的な地盤リスクを評価するために今年初めに地盤調査を開始した

Cowi UK テクニカル ディレクターの Chris Jack 氏は、2 つのサイトの地質が似ているため、グレンドー水力発電プロジェクトから学ぶべき教訓があると述べています。 そこでは、2009 年 8 月に、貯水池とタービンを繋ぐトンネルの 1 つが落石により崩壊を引き起こし、その結果、建設が 3 年間遅れました。

ジャック氏はさらに、「私たちが特に興味を持っている主要な地下エリアは、グレート・グレン断層帯全般、発電所複合施設全般、および圧力シャフトをトンネルが通過する場所です。

「グレート・グレン断層帯の厚さは、調査掘削の必要性を駆り立てる重大な不確実性である。現時点での最良の推定は、ほぼ推定にすぎないが、約500メートルだが、これは掘削の結果次第である。」

ロッキー湖は下部貯水池として機能し、そこから 4 基の 324MW タービンが水を 500 メートル以上天然のコワール (ゲール語で大釜を意味する) まで汲み上げることが計画されています。 これは、高さ92メートルのコンクリート面ロックフィルダムの建設によって上部貯水池に変換されます。

これは英国で最も高いダムとなり、1970年代に建設されたリン・ブライアン・ロックフィルダムをわずか1メートル上回ることになる。 満水の場合、この上部貯水池には約 25.9Mm3 の水が貯留されます。 この地域の降水量が豊富であることを除けば、コワールへの水の自然流入はありません。 盛土は、直径10メートルまでの約18キロメートルのトンネルやその他の地下構造物から出る廃材を再利用する予定だ。 タービン自体は地下深くに設置されます。

コワール・グラスの比較的辺鄙な場所と目まぐるしい地形は、物流上でいくつかの深刻な課題を引き起こしますが、ユニークな利点が 1 つあります。 ロッキー湖は築 101 年のカレドニア運河の一部で、今でも全長 45 メートル、喫水最大 4 メートルの船舶を収容することができます。 これは、タービンなどの一部の大型発電所コンポーネントにとって非常に便利な輸送ルートとなる可能性があります。

「システムへの再生可能エネルギーのさらなる浸透を確実にし、正味ゼロを実現するために、長期貯蔵の必要性がますます高まっています」と SSE の主任設計エンジニアの Matthew Macleod 氏は述べています。

「揚水水力発電は、利用可能な中で最もコスト効率が高く、確立された長期貯蔵技術です。

「電力システムを脱炭素化するための信頼性が高く効率的なソリューションに目を向けるにつれて、将来の開発の関連性はさらに高まるでしょう。」

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