ORNL / YouTube
Sebuah metode baru dapat menilai secara efisien dan aman apakah tambang batu bara yang ditinggalkan dapat diubah menjadi sistem penyimpanan energi pembangkit listrik tenaga air yang dipompa.
Para ilmuwan di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) telah mengembangkan alat pemodelan canggih yang dapat membuka jalan bagi hal tersebut transformasi ribuan tambang batu bara yang ditinggalkan di Amerika Serikat di fasilitas penyimpanan energi bawah tanah yang besar.
Inovasi berfokus pada model hidrodinamik dan geokimia sistem dengan ketelitian tinggi yang dirancang untuk menilai apakah bekas lokasi penambangan dapat diubah secara aman dan efisien menjadi sistem penyimpanan energi hidroelektrik yang dipompa (PSH).
Sering digambarkan sebagai “tumpukan air”, Fasilitas PSH menyimpan energi dengan memompa air ke tempat yang lebih tinggi ketika listrik melimpah dan melepaskannya melalui turbin untuk menghasilkan listrik selama periode permintaan puncak.
PSH sudah mewakili lebih dari 90% kapasitas penyimpanan energi pada skala utilitas di AS, namun perluasannya dibatasi oleh geografi. Sistem konvensional memerlukan perbedaan ketinggian yang signifikan untuk menciptakan “ketinggian” gravitasi yang diperlukan untuk menggerakkan turbin. Pembatasan ini membuat banyak daerah tidak layak untuk dikembangkan.
Pendekatan ORNL menciptakan kembali model tersebut dengan memindahkan reservoir bawah ke bawah tanah. Alih-alih membangun infrastruktur permukaan baru yang besar, para insinyur akan menggunakan sumur dalam dan terowongan dari tambang batu bara yang dinonaktifkan untuk menyimpan air. Strategi ini dapat membuka potensi penyimpanan energi di wilayah yang lebih datar dan mengurangi biaya konstruksi secara signifikan dengan memanfaatkan infrastruktur yang ada.
Namun, mengubah tambang batu bara menjadi pembangkit listrik tenaga air menimbulkan tantangan teknis yang serius. Lingkungan bawah tanah adalah reaktif secara kimia dan rumit secara struktural. Mineral jejak dapat berinteraksi dengan air, merusak turbin, dan peralatan lainnya. Selain itu, air bertekanan tinggi dan mengalir dengan cepat dapat mengganggu kestabilan dinding terowongan yang menua, sehingga meningkatkan kekhawatiran akan keretakan atau keruntuhan, kata badan tersebut. Rekayasa yang Menarik.
Untuk mengatasi risiko ini, peneliti ORNL telah mengembangkan alat simulasi terperinci yang mampu memodelkan pola aliran air di dalam poros tambang dan tambang memprediksi reaksi kimia antara air dan mineral asli. Model ini memungkinkan para insinyur untuk menilai risiko korosi, integritas struktural, dan stabilitas operasional jangka panjang sebelum konstruksi dimulai.
“Penyimpanan tenaga air di bawah tanah merupakan peluang yang menarik, namun kita memerlukannya mengatasi tantangan seperti erosi kimia dan stabilitas struktural,” kata Thien Nguyen, peneliti senior di ORNL.
Dengan ditetapkannya kerangka pemodelan teknis, tim kini berfokus pada tekno-ekonomi dan efisiensi sistem yang komprehensif. Studi-studi ini akan mengevaluasi kelayakan finansial, praktik operasional terbaik, dan potensi kinerja secara keseluruhan di lokasi tertentu.
