Pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa, menggunakan listrik untuk mengisi waduk hidro, kembali menjadi berita karena harga listrik yang tinggi. Meningkatkan pembangkit listrik tenaga air untuk memungkinkan penyimpanan yang dipompa membutuhkan investasi besar tetapi dapat menguntungkan sambil berkontribusi untuk menstabilkan harga listrik dalam sistem tenaga terbarukan 100 persen.
Bagaimana mengembangkan pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa yang menguntungkan
Anda memerlukan sedikit lebih banyak listrik untuk memompa air kembali ke reservoir daripada yang mungkin dihasilkan ketika jumlah air yang sama melewati turbin saat turun. Fasilitas penyimpanan yang dipompa berdasarkan teknologi modern dapat mencapai tingkat efisiensi bersih sekitar 85 persen.
Pembangkit listrik tenaga air yang dipompa, Rönkhausen, Jerman. Kredit gambar: Dr.G.Schmitz melalui Wikimedia, CC-BY-SA-3.0
Jika harga pada saat pemompaan adalah 0,1 EUR/kWh, maka harga saat pembangkitan listrik harus setidaknya 0,118 EUR/kWh untuk mencapai titik impas (harga saat pemompaan dibagi dengan tingkat efisiensi). Jika harga saat pemompaan adalah 0,2 EUR/kWh, harga saat produksi harus setidaknya 0,25 EUR/kWh. Dengan demikian, biaya variabel pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa relatif dan sangat terkait dengan harga energi di pasar.
Pada 0,118 EUR/kWh, biaya variabel ditanggung. Selain itu, kita harus mempertimbangkan biaya operasi seperti keausan peralatan, personel, dan biaya lainnya. Biaya operasional tidak terkait dengan harga listrik. Untuk pembangkit listrik tenaga air, biaya pengoperasiannya rendah – dalam kisaran sepersekian sen per kWh. Jika kita mengasumsikan biaya operasi 0,002 EUR per kWh pada contoh di atas (dengan harga 0,1 EUR/kWh pada saat pemompaan), harga pada saat produksi harus 0,12 EUR/kWh untuk mencapai titik impas.
Dalam perhitungan di atas, kami tidak menganggap bahwa perusahaan yang menjalankan pembangkit listrik perlu mencari keuntungan. Dalam praktiknya, ada kebutuhan untuk mendapatkan keuntungan dari investasi, sehingga margin lain harus ditambahkan ke harga impas.
Selain cukup besar, perbedaan harga harus cukup sering terjadi, dan untuk jangka waktu yang cukup lama setiap kali memungkinkan pemilik pabrik penyimpanan yang dipompa beroperasi dan mendapat untung dari investasi padat modal mereka.
Perusahaan pembangkit listrik juga mendapatkan pendapatan dari penjualan produk dan jasa lainnya. Pendapatan dari pasar energi, yang ditunjukkan pada contoh di atas, hanyalah salah satu dari banyak jenis pendapatan yang dapat dihasilkan dengan menyediakan layanan ke sistem tenaga listrik. Sistem ini juga membutuhkan unit yang dapat dengan cepat mengubah tingkat produksinya, untuk menstabilkan frekuensi jaringan listrik pada 50 Hz, selaras dengan perubahan konsumsi dan pembangkitan oleh pembangkit listrik lainnya.
Pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa dapat dibangun dengan fleksibilitas tinggi dan menyediakan cadangan tanpa emisi yang cepat, juga disebut layanan sistem. Ini berarti mereka bisa mendapatkan penghasilan tambahan dari apa yang kita sebut pasar cadangan. Jenis pendapatan ini bisa sangat besar, dan kami mengharapkan peningkatan kebutuhan akan layanan seperti itu saat kami bergerak menuju sistem energi yang lebih bergantung pada cuaca (lebih banyak produksi dari turbin angin dan panel surya) dengan kemungkinan yang lebih kecil untuk menyesuaikan produksi sesuka hati .
Sebagai bagian dari proyek keseimbangan air, di bawah payung FME CEDREN pusat penelitian, para ilmuwan memeriksa berapa banyak penyimpanan energi yang dibutuhkan di Eropa Utara untuk membangun sistem tenaga nol-emisi. Jumlah yang mereka datangi sekitar 25 TWh; jauh di bawah kapasitas penyimpanan yang sudah ada di waduk pembangkit listrik tenaga air Norwegia, yaitu sekitar 85 TWh. Dalam perhitungan ini, kebutuhan akan produksi daya fleksibel diperkirakan mencapai 230 GW yang mencengangkan, enam kali lebih besar dari total kapasitas produksi semua pembangkit listrik tenaga angin dan air di Norwegia. Sehubungan dengan itu, HydroBalance menyiapkan peta jalan untuk PLTA penyimpanan terpompa skala besar yang memberikan lebih banyak informasi dan rekomendasi.
Proyek HydroBalance juga menganalisis pabrik tertentu di Norwegia selatan, melihat investasi dalam 1 GW penyimpanan yang dipompa antara dua reservoir besar yang ada. Berdasarkan data iklim dan catatan harga listrik dari periode yang dipilih, potensi pendapatan dari pasar energi saja (diratakan untuk tahun 2050) diperkirakan mencapai 40 juta euro per tahun. Ini jauh lebih besar dari 25 juta euro per tahun yang dibutuhkan untuk membuat investasi itu menguntungkan.
Dengan kata lain, variasi harga listrik saja akan menguntungkan untuk berinvestasi dalam penyimpanan yang dipompa tanpa memperhitungkan pendapatan tambahan dari layanan sistem. Pelajaran terbesar yang dipetik dari kasus ini adalah menemukan bahwa pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa yang sama akan mendapatkan pendapatan yang jauh lebih tinggi dari penyediaan layanan sistem: 170 juta euro per tahun untuk periode yang sama. Ini menunjukkan betapa pentingnya bagi tenaga air Norwegia untuk memberikan layanan sistem, bukan hanya menjual listrik.
Apakah hidro penyimpanan yang dipompa menguntungkan di pasar saat ini?
Variasi harga yang terlihat di pasar Norwegia selama beberapa hari selama beberapa bulan terakhir akan membuat pembangkit listrik tenaga air yang dipompa memang sangat menguntungkan – dan berkontribusi untuk meratakan harga listrik sepanjang waktu.
Harga listrik di Norwegia tinggi selama beberapa hari selama musim gugur 2021. Selain itu, untuk setiap hari tertentu, ada perbedaan besar antara jam paling mahal dan paling murah. Sebagai contoh, rata-rata harga di Norwegia bagian selatan selama enam jam paling murah pada malam tanggal 29 Novemberth adalah 0,14 EUR/kWh, sedangkan harga rata-rata selama enam jam termahal pada hari yang sama adalah 0,36 EUR /kWh. Hari seperti itu akan sangat menguntungkan bagi pembangkit listrik tenaga air yang dipompa, memungkinkan pendapatan bersih sebesar 0,22 EUR/kWh.
Sebaliknya, pada hari seperti 3 Januarird, 2022, harga listrik di Norwegia selatan berarti pendapatan bersih 0,02 EUR/kWh untuk pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa. Dengan kata lain, perbedaan harga akan cukup untuk mencapai titik impas, tetapi tidak cukup untuk memberikan pendapatan yang diperlukan untuk menutup investasi.
Pada HydroCen, yang merupakan Pusat Penelitian Energi Ramah Lingkungan, kami berada di belakang angka-angka tentang potensi pompa penyimpanan hidro, yang disiapkan oleh CEDREN dan beberapa perusahaan listrik. Kami berhubungan langsung dengan departemen penelitian dan pengembangan dari beberapa perusahaan listrik untuk mendiskusikan kemungkinan. Melalui dialog ini, kami mengetahui bahwa proyek pompa air tampungan sedang dievaluasi secara berkala.
Langkah pertama adalah untuk mengetahui apakah suatu proyek layak untuk diteliti lebih lanjut dalam hal biaya dan pendapatan. Oleh karena itu, proyek-proyek yang dipertimbangkan memiliki tingkat kematangan yang berbeda-beda. Namun, kami mencatat peningkatan minat untuk proyek semacam itu sekarang. Jika variasi harga tetap ada, dan jika kebutuhan akan layanan sistem terus meningkat, potensi proyek tersebut untuk menjadi kenyataan juga akan meningkat.
Hambatan keberhasilan dalam pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa
Variasi harga jangka pendek dan jangka panjang di pasar tenaga listrik harus cukup besar dan cukup sering bagi pengembang untuk memastikan keuntungan proyek mereka. Karena pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa dapat memberikan peningkatan dan penurunan yang cepat dalam produksi dan layanan sistem lainnya, proyek dapat dikembangkan bahkan dalam kasus di mana harga listrik tidak cukup bervariasi untuk memastikan keuntungan itu sendiri.
Pembuangan air yang dipompa akan membutuhkan investasi besar dalam perbaikan, perkuatan atau konstruksi instalasi baru, yang keduanya bergantung pada akses ke modal investasi. Oleh karena itu, pemilik pembangkit listrik tenaga air harus menyadari tanggung jawab mereka dalam mengembangkan pembangkit listrik tenaga air yang tahan di masa depan – dan lebih berharga.
Risiko yang terkait dengan investasi di pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa secara langsung terkait dengan variasi harga listrik. Seperti yang telah kita lihat baru-baru ini, harga listrik sebagian besar bergantung pada faktor politik, sehingga jenis investasi ini memerlukan penerimaan risiko dan pemahaman karakter jangka panjangnya.
Dalam sistem Norwegia saat ini, pasar tenaga lebih diprioritaskan daripada kapasitas untuk pertukaran layanan sistem. Seperti sekarang, bahkan tidak mungkin untuk mencapai harga yang sama di dalam negeri (bahkan lebih sedikit lagi jika kita memasukkan negara-negara Nordik lainnya) karena kurangnya kapasitas transmisi. Hal ini mengurangi potensi untuk memberikan layanan sistem dari daerah-daerah di mana ada surplus ke daerah-daerah di mana ada kekurangan.
Dengan asumsi akses ke modal investasi tidak menjadi masalah, dan pasar yang berfungsi untuk energi dan layanan sistem ada, masih akan ada tantangan terkait dengan pembangunan pembangkit listrik tenaga air penyimpanan dalam skala besar. Bahkan jika pembangkit listrik tenaga air dan penyimpanan yang dipompa adalah teknologi yang telah terbukti dengan baik, tidak selalu mudah untuk meningkatkan fasilitas yang ada.
Kesulitan dapat ditemui tidak hanya dalam mengadaptasi dan memasang komponen seperti turbin dan generator, tetapi juga dalam menggali terowongan, menyediakan akses untuk alat berat dan menunggu peningkatan yang diperlukan untuk dilakukan di jaringan lokal. Instalasi baru memerlukan konsesi dan izin, dan pengembang harus mempertimbangkan konsekuensi lingkungan dan berbagai kepentingan pemangku kepentingan. Selain itu, sumber daya manusia yang diperlukan harus tersedia untuk mengisi semua pekerjaan yang akan diciptakan oleh pengembangan pembangkit listrik tenaga air penyimpanan pompa.
Pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa biasanya memiliki konsekuensi lingkungan yang terbatas ketika dibangun untuk memanfaatkan reservoir yang sudah ada yang terhubung dengan pembangkit listrik tenaga air yang ada dan infrastruktur lainnya seperti jalan dan jaringan. Akan tetap ada konsekuensinya, baik dalam masa konstruksi maupun selama operasi normal. Metode desain lingkungan pembangkit listrik tenaga air dapat membantu meminimalkan dan mengurangi dampak, tetapi dalam beberapa kasus, ini berarti beberapa proyek yang layak secara teknis dan ekonomis tidak akan dapat dilanjutkan. Proyek Penelitian HydroConnect memeriksa beberapa tantangan ini.
Sumber: sintef
