Усан цэнэгт усан цахилгаан станц /Pumped storage hydro power plant/

Энерги хадгалах усан цахилгаан станцын тухай-ЭХУС

Эрчим хүчний ач холбогдол

Окинава Яанбару Орчин үеийн эко далайн станцын загвар Цэвэр ус, эрчим хүч

Эрчим хүчний системийн тухай товч бөгөөд тодорхой ойлголтоор усан цэнэгт усан цахилгаан станцын /Цаашид Энерги хадгалах усан станц буюу ЭХУС гэе/ талаар тайлбарлая. Хангах систем бүр ижилхэн бүтэцтэй. Ус хангамжийн систем эсвэл услалтын систем, одоо авч үзэх гэж байгаа эрчим хүчний систем, эсвэл машины түлшний систем, ялгаагүй ээ, компанийн борлуулалтын систем гэх мэт бүгд ижилхэн эх үүсвэр, түгээх сүлжээ, хэрэглэгч гэсэн бүтэцтэй. Эх үүсвэр болон хэрэглэгч хоёрын зан ааш таарч байж энэ систем тогтвортой, найдвартай болж эхэлнэ. Үгүй бол үр ашиггүй улмаар дампуурах замруу шилжинэ. Ааш зан таарахгүй бол голд нь гүүр бологч, аль аль талын гар харагч түгээх сүлжээ хэцүү байдалд орно. Томоохон хангамжийн системүүдэд энэ хоёр гол тоглогчидийн зан ааш ихээхэн зөрөөтэй байх боловч хэрэглэгч "хаан" учир түүнд тохируулан эх үүсвэр ажиллах шаардлага гардаг. Эрчим хүчний системийг авч үзвэл зарим эх үүсвэрүүд хааны хүслийг хангахуйц уян хатан ажиллаж чаддаггүй боловч орлуулашгүй давуу талуудтай байдаг. Усан цахилгаан станц бол хамгийн дуулгавартай эх үүсвэр бөгөөд хоромын дотор хэрэглэгчийн шаардлагаар ажиллах боломжтой байдаг. Гэхдээ хязгаарлалт болохуйц хүчин зүйл нь усны эх үүсвэр юм. Үүнийг урсац тохируулга гэдэг ажилбараар гүйцэтгэх ба уг өгөгдөл нь хэрэглэгчийн хэрэглэх ачааллал байдаг.

ЭХУС-ын схем /Эрчим хүч Хадгалах Усан Станц/

Өдөр та ажлаа амжуулчаад шөнө унтдаг шиг шөнө ажлаа амжуулчаад өдөр унтдаг хүн байх юм. Энэ хоёр тэнцээд ирвэл хэрэглээний хэлбэлзэл гэж үгүй болж эх үүсвэр үргэлж тогтмол ажиллах аятайхан боломж бүрдэх боловч энэ нөхцөлд хүрэхийн тулд бидэнд хязгааргүй олон төрлийн хэрэглэгч хэрэгтэй болно. Хоногийн туршид өөр өөр байх хэрэглээний хамгийн бага утгыг суурь ачаалал, хамгийн их утгыг оргил ачаалал гэж үзээд эдгээрт тохирсон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж явуулахыг хэрэглэгч эх үүсвэрээс шаарддаг. 

Австралын Каприкорниа бүсийн эрчим хүчний хоногий хэлбэлзэл, хадгалах эрчим хүчний хэмжээ тооцсон үр дүн сэдэвт өгүүллийг эндээс

Тиймээс эрчим хүчний эх үүсвэр суурь горимд ажиллах, оргил горимд ажиллах гэсэн хоёр төрөлд тэдгээрийн маневрлах чадвараас хамаарч ангилагддаг. Салхи, нарны эх үүсвэрийн тухайд альч эх үүсвэр болж чадахгүй ба тиймээс л сэргээгдэх эх үүсвэр гээд байгаа юм. Мэдээж энэ утгаар нь ингэж нэрлээгүй л дээ. Салхийг өвөртлөөд хадгалж болохгүйтэй ижил нарыг байнга мандуулаад тусгаад байх боломжгүй боловч энэ хоёр эх үүсвэр эрчим хүчний системийн хувьд хувилбарт эх үүсвэр гэдгээрээ чухал ач холбогдолтой. Суурь горимд хамгийн сайн тохирдог нь дулааны, хийн, магадгүй атомын цахилгаан станц бөгөөд аль алинд нь тохирдог станц нь усан цахилгаан станц юм. 

Тэгвэл одоогийн ЭХУС-ууд суурь эх үүсвэр байж чадах уу? Хариулт нь чадахгүй. Why???????

Хэрэглэгчийн ая тухыг хангахын тулд эрчим хүчний эх үүсвэр олон төрлөөс бүрэлдсэн байх ёстой. Манайх шиг дан ганц дулааны цахилгаан станцаар бус ус, нар, салхи өөр боломжит эх үүсвэр юу л байна тэр бүгдээс байх л ёстой. Ус гэдэгт нь ЭХУС орох уу? Үгүй. Орохгүй. Тоглоод байна уу үгүй юу гэж зарим нь бодож магадгүй. Тоглоогүй. 

Эрчим хүчний эх үүсвэрээс үйлдвэрлээд гаргачихсан эрчим хүч хэрэглэгчийн хэрэглээнээс их гараад эсвэл дутаад байдал яах вэ? Эх үүсвэр хичнээн уян хатан байсан ч хэрэглэгч тэрнээс хурдан зан араншингийн өөрчлөлттэй бол яах вэ? Нар, салхины эх үүсвэрүүд хэтрүүлж эрчим хүч үйлдвэрлээд эсвэл төлөвлөсөн үед үүл бүрхээд салхи намжаад эрчим хүч үйлдвэрлэхгүй маныгаа баллаад хаявал яанаа? Өнөөх л түгээх сүлжээ илүү цахилгаанаа аль кармандаа хийхүү, дутуу цахилгаанаа аль карманаасаа гаргах уу? одоо яах уу гэдэг асуудалтай тулгарна. Яг л мөнгө нэхдэг эрх жаалтай, дуулгавартай эцэг эх шиг онцгой байдалд бэлэн байх хэрэгтэй. Иймээс эрчим хүчний системд хоосон карма хэрэгтэй болж байгаа юм. Юун карма билээ? Эрчим хүчийг чинь хадгалж болдог юм уу? Яг вордын файл хадгалах, эсвэл мөнгө авдарт хадгалдаг шиг, шонгын модонд цахилгааныг хадгалж болох уу?
Тэр карма нь одоогийн бидний яриад байгаа дэлхий даяар ашиглагдаад байгаа ЭХУС юм. Тиймээс л энэ цахилгаан станц бол эрчим хүчний эх үүсвэр биш бөгөөд эрчим хүчний системийн тохируулагч, найдвартай ажиллагааг хангагч, эрчим хүч хадгалагч карма болж чадна. 

Энерги хадгалах усан станц

Товч тодорхойлолт: 

Эрчим хүч буюу Энерги хадгалах усан цахилгаан станц нь эрчим хүчийг үйлдвэрлэх, хамгийн өндөр үр ашигтайгаар, их хэмжээгээр хадгалах технологи юм. 

 Дэлхий даяар эрчим хүчний системийн аюулгүй, найдвартай ажиллах нөхцлийг бүрдүүлсэн олон арван ЭХУС ажиллаж байгаа ба бас олон цахилгаан станцуудыг барьж байгуулж байна. Усны эх үүсвэр болон хадгалах эрчим хүчний хэмжээнээс шалтгаалж янз бүрийн хүчин чадалтай станциуд баригдаж байгаа ба хамгийн өндөр хүчин чадалтай станц нь АНУ-д орших Байт Коунти нэртэй цахилгаан станц 6х500.5 МВт буюу нийтдээ 3003 МВт-ын хүчин чадалтайгаар ажиллаж байна.
Цахилгаан станцын ажиллах зарчим нь энгийн бөгөөд дээд ба доод усан сангуудын хооронд цахилгаан станц орших ба эдгээр усан сангуудыг турбин-насостой хамт түрэлтийн хоолойгоор холбоно. Эрчим хүчний хэрэглээ багатай үед доод усан сангаас усыг турбин-насосын тусламжтайгаар дээд усан санлуу шахах ба эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдээд ирэнгүүт дээд усан санд байх усыг доод усан санлуу дамжуулан эрчим хүч үйлдвэрлэн гаргана. 

Лүдингтон ЭХУС-ын схем нь энэ цахилгаан станцын ерөнхий бүдүүвчийг ойлгомжтой харуулна. 

Усны эх үүсвэрээс хамаарч энэ төрлийн цахилгаан станцыг барих боломжит газрууд янз бүр байх ба нуур, далай гэх мэт асар нөөцтэй үүсвэрүүдийн эрэг орчим хамгийн тохиромжтой. Усны нөөцийн хувьд потенциал нөөцтэй станц юм. Өөрөөр хэлбэл дээд ба доод усан сан шаардлагатай хэмжээний ус хуримтлагдсан бол илүү нөөц хэрэггүй түүгээрээ ажиллаад байх боломжтой учир усны нөөц багатай жижиг гол, горхин дээр барих боломжтой. Далайн усны цогцолбор станц гэж нэрлэгдэх болсон цогц станц нь далайн уснаас эрчим хүч, ундны ус үйлдвэрлэх экологи, хүрээлэн буй орчинд ээлтэй шинэлэг технологи болж далайд гарцтай орнуудын хувьд ололт болж байна. Хятад 2020 гэхэд далайн сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийн хэмжээг нэмэгдүүлж, шинэ технологи нэвтрүүлэхийн тулд далайн усны кинетик цахилгаан станцыг турших гурван байрлалыг сонгож хэрэгжүүлж эхлээд байна. 

Каннагава станц, Минамиаики боомт, Үэно боомт 

ЭХУС-ын ашигт ажиллагааг сайжруулах, барилгын технологийг сайжруулах дэвшлүүдийг агуулсан төсөл бол Японы Каннагава ЭХУС-ын төсөл бөгөөд уг станцад дутуу далбантай ажлын дугуйг /splitter runner/ ашигласан нь үр ашигыг 4%-иар өсгөсөн байна. Ердийн турбин-насосны ажлын дугуй 6-7 далбантай /blades/ байдаг бол уг дутуу далбант ажлын дугуй нийт 10 далбантай бөгөөд сөөлжилж байрласан 5 ширхэг дутуу далбантай юм байна. 

Францис маягын турбин насосны үр ашигтай дутуу далбант ажлын дугуй

Каннагава төсөл нь хоёр өөр сав газарт харъяалагдах жижиг гол дээр баригдсан хоёр боомтод усаа хадгалах ба станцын барилга нь 216/33/52м-ын (урт/өргөн/өндөр) хэмжээтэй газрын гүнд 490м-т байрладаг, 6-н ширхэг агергаттай, суурилагдсан хүчин чадал нь 2820МВт, боомт хооронд 6-7м-ын радиустай 6.1км урт тунеллээр холбогдох ба уг туннелийн доторлогоог өндөр бат бэхтэй гангаар /ultra-high tensile strength steel (HT100)/ хийсэн гэх мэт маш олон шинэ технологийг нэвтрүүлсэн төсөл байжээ. Мөн уг туннелийг 45 градусын налуутай өрөмдөх, 1км урттай тунель өрмийн машиныг анх хэрэглэсэн байх юм. АНУ болон бусад улсууд нөөц баталгаатай усны эх үүсвэрийн усан сангуудыг тоноглож, мөн ЭХУС-аар ашиглах төслүүдийг санаачлан хэрэгжүүлж байна. Эрчим хүч хадгалах шинэ технологиуд эрчимтэй нэвтэрч байгаа үед судалж хэрэгжүүлж нэвтрүүлэх арвин боломж нээлттэй байна. Манай Алтайн нуруу бол тэр чигтээ ЭХУС барьж байгуулах арвин нөөцтөй газар болж байна. 

Сэргээгдэх эрчим хүч ба ЭХУС-ын уялдаа

ЭХУС нь бага хэмжээний эрчим хүчний эх үүсвэр болж чадах ба нар ба салхины эрчим хүчтэй хослон ажиллаж чаддаг учир манай оронд зайлшгүй хэрэгтэй.  Салхи нараар үйлдвэрлэсэн эрчим хүчээр дээд усан санг усаар дүүргэж хэрэгтэй цагт нь эрчим хүч үйлдвэрлэх нь энэ салбар хоорондын уялдаа юм. Сэргээгдэх эрчим хүчний бодлогийг түүнээс гарах эрчим хүчийг хадгалах зохицуулах арга замтай нь уялдуулан авч үзэх хэрэгтэй. Салбар хоорондын уялдаа үгүй бол дан ганцаар амжилтанд хүрэхгүйг бодох хэрэгтэй. 

Дэлхий дээрх 1000МВт-аас дээш хүчин чадалтай ЭХУС-уудын жагсаалтыг эндээс харна уу.

Эрчим хүчний хандлага

Азийн супер сүлжээ говын нар салхины эх үүсвэрт суурилж үйлдвэрлэсэн эрчим хүчийг Азын технологийн өлсгөлөн барнууд ховх сорж хэрэглэх болно. Тэдэнд хэрэглээ, хадгалах сүлжээ байна. Энэ сүлжээ хэрэгжсэнээр Монгол улсын эрчим хүчний систем тогтвортой найдвартай болох уу? Эсвэл энэ төслөөс өмнө эрчим хүчний системээ найдвартай болгох ёстой юу? Монгол орон эрчим хүч экспортлогч болно гэж хөөрч байгаа ч хэрэглээг дагаж эрх мэдэл оршдогийг яах билээ?

Азын супер сүлжээ: Бид болгоомжтой хандах хэрэгтэй. 

Эрчим хүчний хэрэгжидэг бодлого, хэрэгжүүлдэг албат, мэдлэгтэй, туршлагатай боловсон хүчин, технологийн танин мэдэлт байхгүй нөхцөлд бид байна. Эхлээд эндээс гарч дараа нь албатай бол олон улсын түвшинд үүрэг хүлээх гэрээнд үзэглэх хэрэгтэй. Эрчим хүч үйлдвэрлэгч боловч эрх мэдэлгүй улс болох вий.

Эрчим хүч улс хоорондын арилжааны бараа шиг зохицуулагдах болов уу?