Case studies of small pumped storage

ABSTRACT

Energy storage through pumped-storage (PSP) hydropower plants is currently the only mature large-scale electricity storage solution with a global installed capacity of over 100 GW. The objective of this study is to evaluate the possibility of using this storage solution on a smaller scale to provide local voltage control and line congestion management to active medium-voltage distribution networks. First, several potential sites were identified in the French-speaking part of Switzerland, ideally with existing reservoirs. Following a selection of the most promising sites, two are selected to pre-size the various components and estimate the investment costs. These two sites are located in the Val de Bagnes in the canton of Valais in Switzerland and offer hydraulic powers of approximately 5 and 10 MW. The approximation of the investment cost is around 2 CHF/W. In comparison with recent large hydropower projects these prices seem quite reasonable, given that the investment cost for large hydropower is on the order of 2–3 CHF/W. In parallel, a free software (“freeware”) program to evaluate the potential, to select the components and to estimate the costs is developed to facilitate future studies.

RESUME

Le stockage d’énergie grâce aux centrales hydroélectriques de pompage-turbinage est actuellement la seule solution mature de stockage d’électricité à grande échelle avec une capacité installée mondiale de plus de 100 GW. L’objectif de cette étude est d’évaluer la possibilité d’utiliser cette solution de stockage à plus petite échelle pour assurer le contrôle local de la tension et la gestion de la congestion des lignes aux réseaux de distribution. Dans un premier temps, plusieurs sites potentiels ont été identifiés en Suisse Romande idéalement avec des réservoirs existants. A la suite d’une sélection des sites les plus prometteurs, deux sont sélectionnés pour en pré-dimensionner les différents composants et estimer les coûts d’investissement. Ces deux sites se trouvent dans le canton du Valais en Suisse et offrent des puissances hydrauliques de l’ordre de 5 et 10 MW. L’approximation du coût d’investissement est de l’ordre de 2 CHF/W. En comparaison avec des projets récents dans la grande hydraulique ces prix semblent tout à fait raisonnables sachant que leur coût d’investissement est de l’ordre de 2–3 CHF/W. En parallèle, un logiciel gratuit (« freeware ») pour évaluer le potentiel, sélectionner les composants et estimer les coûts a été développé pour faciliter les études futures. 

KEYWORDS:

• Investment cost
• renewable energy
• energy storage

MOTS CLES:

• Coût d’investissement
• énergie renouvelable
• stockage d’énergie

Acknowledgements

The authors thank the SCCER FURIE and ALTIS for their financial support.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Data availability statement

The data that support the findings of this study are available from the corresponding author, OP, upon reasonable request.