CPS Energy mit Sitz in Texas, größte kommunale Strom- und Erdgasunternehmen in den Vereinigten Staaten eine 15-jährige kommerzielle Vereinbarung zur Erkundung der Installation von bis zu 15 MW geomechanischer Pumpspeicherung (GPS). Der Deal beginnt mit einem bahnbrechenden 1-MW-Projekt, das Wasser aus gebohrten Brunnen pumpen und unter Druck speichern wird, um eine langfristige Energiespeicherung von bis zu 10 Stunden zu ermöglichen.
CPS Energy, das sich im Besitz der Stadt San Antonio befindet, gab den Deal mit Quidnet Energy aus Houston am 7. März bekannt und stellte fest, dass es eine Technologie-Denkfabrik eingestellt hatte EPIcenter zur Unterstützung des Entscheidungsprozesses der neue Form der Energiespeicherung. Im Rahmen der Vereinbarung werden CPS Energy und Quidnet die erste 1-MW-Speicheranlage mit 10 Stunden Laufzeit und einem kommerziellen Betriebsdatum im Jahr 2024 an einem Standort in Texas errichten, der sich noch im Bau befindet. Das sagte ein Quidnet-Sprecher ENERGIE über das Projekt vom 9. März die Partner sind Bewertung mehrerer Kandidatenstandorte in und um den Großraum San Antonio.
Die Vereinbarung sieht jedoch auch „Zeit für beide Parteien“ vor, um die Technologie zu erkunden. „CPS Energy wird die Option haben, das Projekt zu erweitern, um 15 MW bereitzustellen, wenn das Projekt reift“, stellte CPS Energy in einer Erklärung fest.
Eine Ehe zwischen Strom und Öl und Gas
Die GPS-Technologie von Quidnet Energy nutzt im Wesentlichen vorhandene Öl- und Gasbohrtechniken sowie konventionelle Bohrtechnologie und hydroelektrische Ausrüstung, um unterirdische Wassersysteme mit geschlossenem Kreislauf zu ermöglichen, die zum Schutz vor Verdunstungsverlusten ausgelegt sind.
Das Konzept basiert auf drei Schritten. Wenn Energie im Überfluss vorhanden ist, pumpt sie Wasser aus einem Teich in einen Brunnen und in Schieferschichten. Der geschlossene Brunnen hält die gespeicherte Energie unter Druck zwischen den Gesteinsschichten „so lange wie nötig“, sagte Quidnet.
Aber „wenn Strom benötigt wird, wird der Brunnen geöffnet, um unter Druck stehendes Wasser durch eine Turbine fließen zu lassen, um Strom zu erzeugen, und zum Teich zurückzukehren, bereit für den nächsten Zyklus“, erklärte das Unternehmen. „Die natürliche Elastizität des Gesteins wirkt wie eine Quelle und hält das Wasser unter Druck, bis es benötigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird es von einer Wasserkraftturbine freigesetzt, um Strom zu erzeugen und an das Netz zurückzusenden.
Der Prozess beinhaltet das Bohren für Tiefen zwischen 1.000 Fuß und 1.500 Fuß, um eine Hochdruck-„Speicherlinse“ – im Wesentlichen ein unterirdisches Reservoir – zu schaffen, das in undurchlässigem, kohlenwasserstofffreiem Gestein arbeitet“, erklärte Quidnet. Obwohl das Verfahren Bohrlöcher und Werkzeuge aus der Öl- und Gasindustrie verwendet, ist es „ganz anders als das hydraulische Fracking für Öl und Gas“, bemerkte er.
„Die Größe der Speicherlinse hängt von der Speichertiefe und dem Druck ab“, sagte das Unternehmen. „Wir speichern die Energie, indem wir Wasser in die Hochdrucklinse einspritzen, und senden den Strom zurück an das Netz, indem wir das Hochdruckwasser über eine Turbine an die Oberfläche abgeben.“ Das Verfahren ähnelt eher einem Pumpspeicherkraftwerk, „aber ohne Berge, zu geringeren Kosten und hochgradig modular“, was die Platzierung mehrerer Brunnen nebeneinander ermöglicht. Die Module könnten sich ein Oberflächenbecken teilen, um Niederdruckwasser zu speichern, bemerkte er.
Die 1-MW-Anlage wird Quidnets erstes kommerzielles Projekt sein. Bunterstützt von Bill Gates‘ Breakthrough Energy Ventures, Evok Innovations, Trafigura und anderen Investoren, Quidnet hat die Machbarkeit der Technologie seit ihrer Gründung im Jahr 2016 mit CPS und anderen Partnern untersucht. Obwohl es die Technologie mit staatlicher Unterstützung des US-Energieministeriums verfeinert hat HydroWIRE Advanced Research Projects Initiative and Agency – Energy (ARPA-E) Dauer Zusatz zum Stromspeicher (TAGE) Programm, Quidnet hat sich unter anderem auch staatliche Unterstützung von der New York State Energy Research and Development Authority und Emissions Reduction Alberta gesichert.
In Texas hat das Unternehmen Teststandorte in Bezirke Medina und San Saba. Quidnet funktioniert auch zusammen mit mehreren Fahrern. Ein Pilotprojekt in Appalachia in Ohio soll dazu beitragen, die Systemspitzenlast bei der PJM-Verbindung zu verringern, während ein weiteres Pilotprojekt im ländlichen Hinterland von New York entwickelt wird, um das regionale Netzwerk möglicherweise zu stärken. Das potenziell größte Projekt von Quidnet wird jedoch in Brooks, Alberta, entwickelt, wo sich das Unternehmen befindet, das mit 5 Millionen kanadischen Dollar an Fördergeldern der Provinzregierung von Alberta ausgestattet ist erkunden Sie ein „Multi-Gigawatt“ Energiespeicher geologische Ressource.
„Unsere Bohrlöcher in Ohio, New York und Alberta haben es uns ermöglicht, unsere Fähigkeit zu validieren, geomechanische Pumpspeicherung in verschiedenen Becken durchzuführen“, sagte Quidnet. ENERGIE auf die Frage nach dem Status dieser Projekte. „Mögliche Projekte in diesen Regionen befinden sich in den frühen Stadien unserer kommerziellen Pipeline.“
Ein Low-Cost-Profil
Im November 2020, Quidnet-CEO Joe Zhou sagte der CPS-Vorstand Der Hauptvorteil dieser Technologie ist ihr niedriges Kostenprofil. „Letztendlich ist es wirklich eine Ehe zwischen Pumpspeicherkraftwerken und der Öl- und Gasindustrie“, sagte er.
Im Vergleich zu herkömmlicher Pumpwasserkraft, die eine ausreichende Höhe erfordern würde, die CPS Energy angesichts des Geländes von San Antonio nicht nutzen kann, „ist die zivile Reichweite viel einfacher und daher das Kostenprofil für diese Form der Speicherung viel niedriger“, sagte Zhou. Validierung der Technologie während eines gut empfohlenen aktiven Tests „Der Speicherdruck ist vergleichbar mit dem der größten Pumpspeicheranlagen des Landes“, fügte er hinzu.
Die Wirtschaftlichkeit der Technologie biete auch einen „strukturellen Kostenvorteil mit geringeren Installationskosten pro MW“ im Vergleich zu Spitzengasanlagen und anderen Speichersystemen, so Quidnet sagt auf seiner Seite. „Die langfristigen Kosten werden voraussichtlich nur halb so hoch sein wie bei allen anderen fortschrittlichen Speichertechnologien. »
Zu den vielen weiteren Vorteilen gegenüber Pumpspeicherwasserkraft gehört die Tatsache, dass GPS-Module – je nach Ressource zwischen 1 MW und 10 MW – in verschiedenen geografischen Gebieten mit geringem Platzbedarf eingesetzt werden können, um eine personalisierte Netzwerkunterstützung bereitzustellen. „Energiespeichernde Gesteinskörper enthalten keine Kohlenwasserstoffe und sind auf der ganzen Welt in Hülle und Fülle zu finden und kreuzen sich mit großen Stromübertragungs- und -verteilungszentren“, stellte das Unternehmen fest. Module, die länger als zehn Stunden sind, können auch gruppiert werden, „ähnlich wie Windkraftanlagen – in größeren Konfigurationen“, fügte das Unternehmen hinzu.
Schließlich reagiert der „einfache Ansatz“ auf etablierte Genehmigungsstrukturen auf Bundes- und Landesebene, und seine einfachen Brunnenbautechniken könnten es ermöglichen, dem System neue Anlagen in ähnlichen Zeitrahmen wie die Entwicklung erneuerbarer Energien hinzuzufügen, sagte das Unternehmen. Das Projekt San Antonio beispielsweise verfügt bereits über eine Bohrgenehmigung der Texas Railroad Commission, und die Partner haben sich mit der Environmental Protection Agency und der Environmental Protection Agency beraten Texas-Kommission für Umweltqualität.
CPS Energy sucht nach langfristigen Lösungen
Für CPS Energy ist einer der Hauptvorteile des Projekts sein Potenzial als neue Quelle für „zuverlässige, sichere und belastbare Dienste“. sagte Rudy Garza, Interimspräsident und CEO von CPS Energy. „Neue Technologien wie der GPS-Energiespeicher von Quidnet können die Zuverlässigkeit verbessern und es uns ermöglichen, unsere erneuerbaren Energieressourcen zu erweitern und neue Technologien zu erforschen, während wir unseren Weg für die Zukunft gestalten“, erklärte er. „Durch die Integration der Energiespeicherlösung von Quidnet aus Texas können wir eine sauberere Lösung schaffen [electricity] Gleichzeitig werden unsere lokalen Energiearbeiter unterstützt und die Kosten für unsere Kunden gesenkt. »
CPS Energy sagte, das Projekt werde seine unterstützen „Ressourcenplan „Flexibler Pfad“., wonach das Strom- und Gasunternehmen durch ein Portfolio aus „bewährten“ und neuen Technologien seine Nettoemissionen bis 2040 um 80 % reduzieren will. Mais Auch heute setzt CPS Energy darauf Da es für seinen Stromabsatz von rund 27,5 TWh stark von Kohle und Erdgas abhängig ist, plant es, alle seine Kohlekraftwerke abzuschalten und gleichzeitig neue Technologien wie Energiespeicherung und Elektrofahrzeuge zu integrieren, erneuerbare Ressourcen zu entwickeln und weitere Programme und Dienstleistungen wie z B. Energieeffizienz und Demand Response.
Bis 2040 will CPS den Anteil erneuerbarer Energien um 127 % steigern und gleichzeitig die Gas- und Kohleerzeugung um 72 % bzw. 61 % reduzieren. Eine im vergangenen Jahr veröffentlichte weltweite Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen deutet darauf hin, dass das Unternehmen bis zu 900 MW an Solarressourcen, 50 MW an Energiespeichern und bis zu 500 anstrebt MW festigender Kapazität aus allen Quellen.
Zuverlässigkeit ist für das Unternehmen besonders wichtig, da es die Strom- und Erdgasinfrastruktur der Joint Base San Antonio, einer Ansammlung von US-Militäranlagen, einschließlich der Lackland Air Force Base, der Randolph Air Force Base und des Fort Sam Houston/Brooke Army Medical Center, mit Strom versorgt , es sagte.
Die Entscheidung von CPS Energy, den Quidnet-Deal voranzutreiben, ist auch wegen seiner Pläne bemerkenswert, vorerst langfristige Schulden zu verwenden, um die Kostendeckung für gekauften Strom und Erdgas zu finanzieren. Besonders gelitten hat das Unternehmen infolge der beispiellosen Stromkrise im Winter, die das Electric Reliability Council of Texas im Februar 2021 heimsuchte, erhöhte sich die Kosten für eingekauften Strom und Erdgas um etwa 1 Milliarde US-Dollar.
—Sonal Patel ist Mitherausgeber von POWER (@sonalpatel, @POWERmagazin).