废弃的美国煤矿改建成巨大的地下水电池，采用新方法
橡树岭国家实验室（ORNL）的研究人员成功开发了先进的建模工具，能够将全国数千个废弃煤矿转变为巨大的地下储层，用于储能。
通过创建高精度的水动力学和化学模型，团队在确定这些废弃场地如何被改作抽蓄水电（PSH）方面遇到了重大技术难题。
这一发展为美国能源格局提供了双重解决方案。它为碳中和电网提供了长期储能，同时振兴了曾经的采矿社区。
重新构想“水电池”
传统的PSH通常被称为“水电池”，因为它通过在两个不同高度的水库之间输送水来工作。
当能源便宜或充足时，比如阳光明媚的下午，水会被抽上坡。当需求激增时，水会通过涡轮机释放，产生电力。
虽然PSH目前占美国所有公用事业规模储能的90%以上，但其增长历来因地理因素而停滞。标准设施需要巨大的山脉或山丘来形成必要的高度差，也称为“头部”。
ORNL的突破通过将运营转移到地下，改变了这一范式。
这种方法利用现有基础设施，利用废弃矿井的深井作为下游水库，而不是新建山坡设施。
通过这样做，该技术可以扩展到此前不符合水电条件的更平坦地理区域。此外，利用现有隧道和竖井显著降低了建设成本，加快了部署进度。
克服化学侵蚀与稳定性风险
煤矿的再利用非常复杂，因为矿井内部的环境具有化学活性和结构复杂性。ORNL高级研究员阮田指出，虽然地下PSH是一个令人振奋的机会，但行业首先必须克服化学侵蚀和结构稳定性等挑战。
新的ORNL模型使工程师能够精确模拟水流通过这些特定隧道的流动及其与本地矿物的相互作用。这有助于研究人员通过识别残留矿物可能损坏昂贵涡轮机的腐蚀风险。
它还能评估结构完整性，确保高压水流的快速流动不会导致矿墙破裂或坍塌。
“地下PSH是一个令人振奋的机会，但我们必须克服化学侵蚀和结构稳定性等挑战，”ORNL高级研究员阮田说。
未来经济与系统分析
现在，ORNL团队正朝着全面的技术经济分析方向发展。
橡树岭国家实验室科学作家Galen Fader总结道：“我们的建模工具将帮助行业合作伙伴评估这些风险，并在特定感兴趣地点就设施设计、建设和运营做出明智决策。”
研究人员还计划进行系统效率分析，以确定特定关注地点设施建设和运营的最佳实践。
通过将环境负债转化为电网规模资产，这项研究有望让曾经推动工业时代的矿山稳定清洁能源的未来。
