抽水蓄能发电站的工作原理也可以在老矿山中应用吗？当前的研究给出了积极的评价，有文章指出，有100座地下矿山适合于当作抽水蓄能发电站使用。在、理想情况下，这些矿山改造的抽水蓄能发电站能够把德国抽水蓄能发电能力（40GWh）翻一番。

抽水蓄能发电站是以势能的形式存储电力的，利用电力负荷低谷时的电能（风能、太阳能）可以把盆地的水抽到高位的上水库。在电力负荷高峰期再利用水力涡轮机发电放水到水电站。上水库存储的水的势能与上水库和水力涡轮机之间的高度差同水的容量成正比，据信息服务商BINE介绍，抽水蓄能发电的效率大约为75%。

德国目前有接近40座地上的抽水蓄能发电站，总装机容量为7GW，发电能力为40GWh。有进一步扩建这些抽水蓄能发电站的可能性，但扩建范围很小，因为传统的抽水蓄能发电站是以合适的地形轮廓为前提的。虽然有可以建造抽水蓄能发电站的地理环境，但电站项目对周围环境的影响以及很大的土地占用面积会引起问题，分析位于德国巴登—符腾堡州的Atdorf抽水蓄能的情况就可以知道问题所在，当地居民强烈反对在黑森林建造德国最大的抽水蓄能发电站的建造计划，要求给予最大保障。承建黑森林抽水蓄能发电项目的Schluchseewerk股份公司计划在巴登—符腾堡州这一最大工程项目中投资大约10亿欧元，其中包括建造两个作为上水库和下水库的人工湖、共计110hm2，建造高达75m的混凝土水坝。

原则上，抽水蓄能的原理也可以在废旧的矿山中使用，这是一个迄今为止还没有人实现的前瞻性理念。主要的组成部分，上水库和下水库、水轮机机房和电气设备以及输送电力能源和连接电网的电缆等都可建在地下。作为混合变型，池塘和湖泊可以作为上水库或者下水库使用。这样一来不仅减少了地下建造的施工成本和费用，而且也提高了抽水蓄能的落差，从而也提高了抽水蓄能的发电能力。

水轮发电机把上游水库流入莱茵河的水的动能转换为电力，这一在Bad Säckingen市传统抽水蓄能发电站中的水轮机也可以用于废弃矿山的发电，发电基本原理没有改变

不是所有矿山都适合改造

德国的矿山主要是硬煤、沥青煤和岩盐以及矿石、晶石和板岩的开采矿石。全国共有10万多座矿山。但只有很少数量的废旧矿山适合于改造为抽水蓄能发电站。

例如，在硬煤和沥青煤矿山中有易燃易爆的危险气体，在盐矿中有再溶解物，在松软岩石中的矿山则需要很高的安全保障费用。另外，若矿山中残留有一些有毒有害的或者不利于环境保护的物质等，也都是不适合改造为发电站的。另外，还必需保留通往尚有开采矿层的巷道。

把所有的限制条件汇总到一起之后，剩下的就是先要找到适合改造的废旧矿山。在德国，这样的废旧矿山都在埃尔茨山脉南威斯特法伦州风景区内的Lahn-Dill地区和Harz地区。在联邦政府环境保护部促进项目“启用废旧矿山存储风能”的框架内，Clausthal技术大学的科学家和项目的合作伙伴们共找到了104座很可以开始重新启用存储风能的废旧矿山。

科学家们采用了简化方法对总的存储潜力进行了粗略估算，每一个矿山可以存储的电力功率为100MW，容量为400MWh。这样一来理论上的总功率就达到了约10GW、总容量为40GWh。这一数据相当于今天德国现有抽水蓄能发电总容量、总功率的两倍。

讨论中的矿山模型

由矿山、机械制造、电气技术、法学家和商人组成的多学科专业团队对矿山改造抽水蓄能发电的两个模型进行详细的讨论。作为矿山改造模型，他们选择了埃尔茨山脉原来的P?hla矿山以及Harz地区已经关闭了的Wiemannsbucht-Schacht矿山。专家团队对这两座矿山进行了详细的技术、法律、计划和经济性方面的分析，并认为是可以实现矿山改造的。

在Wiemannsbucht-Schacht矿山的矿田内还有另外两个矿井。矿井的最大深度达761m，最小直径也有3.5m。在矿井130m深的井底用砼封堵封住了。涌出的地下水把深深的矿井淹没了。

改造成抽水蓄能发电站时，科学家们设计了下述的工作场景，在取出砼封堵，舀干了巷道中的水之后就要对矿井进行维护。与此同时开始上、下水库和水轮机房的巷道掘进和安全保障。而各个水库并不是一个个相互独立的空腔，而是5根间距15m、横截面直径7.5m的储水系统。按照这种方法可以获得平均落差700m的蓄水容量240000~260000m3。

还将掘进一些用于输送物资和逃生的竖井和巷道。根据发电机的功率，可以补充挖掘所需的高电压或者超高电压电缆的电缆井。在110kV电网并网时可以考虑与6km远的Harz电力能源网的110kV架空电缆连接。

发电机组将分解为一个个部件、组件，经竖井运输到发电机房中。发电时，水流从上水库经混流式水轮机流入下水库，驱动直流发动机发电。发动机发电时也作为一个二级泵的电动机使用，驱动水泵把水汇输到上水库。

电力市场决定是否经济

在抽水蓄能发电站所在地环境条件下，建造这种发电站的具体投资成本在装机总容量为400MWh时大约为1800欧元/kW。试验样机的所有费用大约需要1.8亿欧元。最大的一块费用是地下工程，井下作业占据大约60%，发电机占26%左右，电网占12%。采用混合式的建设方案，即建造地上的露天上水库能够节约建设费用。这样，地下工程的费用明显的高于地上的抽水蓄能发电项目（每千瓦在650~1435欧元之间）。

若把工程项目的投资和可能的收益相互比较一下就可以清楚的知道，即期市场中任一单独的投资商都承受不了这样的分期偿还。若将这种抽水蓄能发电站用于电力市场中无功功率电力或者黑启动能力的补充、补偿更是满足投资者的期望了。只有当大部分收入是通过提供电力服务而得到时，才有可能改变这种情况。因此，研究人员认为，这一技术投资决策的最大障碍不是技术因素，而是电力市场法律框架如何发展的不确定性。

小结

在地下建造发电厂的技术是可行的，而政策和经济性又是问题的另一个方面。具有讽刺意义的是，经济合理的地上重新蓄能恰恰又使生态、环保受到了很大的压力。政治家们“被要求”制定出新的法律法规基本框架，从而使地下发电站的运营商能够利用新的和现有的蓄水设备经济地运营地下的发电厂。

抽水蓄能发电的全球市场

根据Ecoporg公司的调查报告，今后10年里全球抽水蓄能发电厂的发展速度将会达到前所未有的水平。到2020年时，将会安装100多台套新的抽水蓄能发电机组，装机总容量高达74GW左右，相当于今天所有抽水蓄能发电站总容量的一半；投资总额估计高达560亿欧元。加上水力涡轮机所需的维护保养费用，总投资甚至可能会超过730亿欧元。

Ecoporg公司认为，这一领域蓬勃发展的主要原因是全球电力生产中可再生能源部分的增长以及亚洲国家火力发电和核电的进一步发展。为存储古生物燃料发电厂和风能、太阳能等自然能源发电厂发出的电力，将来需要建造新的抽水蓄能发电厂。亚洲将会是一个最大的增长市场。其中最突出的将会是中国，中国在这一市场中所占的份额为全球的1/3。研究报告认为紧随其后的将会是欧洲和美国。