mini|desno| Shema postrojenja reverzibilne hidroelektrane TVA (Tennessee Valley Authority) na planini Raccoonmini|Spektar snage struje dobivene sustavom napumpanog spremnika. Zelena boja predstavlja snagu utrošenu za pumpanje vode, dok crvena boja predstavlja generiranu snagu. Kod konvencionalnih hidroelektrana voda iz akumulacijskog jezera protječe kroz postrojenje i nastavlja dalje svojim prirodnim tokom. Postoji i druga vrsta hidroelektrana, tzv. reverzibilne hidroelektrane (eng.: pumped-storage plant), koja ima dva skladišta vodene mase. To su: gornja akumulacija - istovjetan je akumulacijskom jezeru klasičnih hidroelektrana. Gradnjom brane osigurava se akumulacija vode, koja protiče kroz postrojenje i rezultira proizvodnjom električne energije. donja akumulacija - voda koja izlazi iz hidroelektrane ulijeva se u drugo, donje, akumulacijsko jezero, umjesto da se vraća u osnovni tok rijeke.
Pregled U razdoblju niske potražnje električne energije voda se pumpa iz nižeg u viši spremnik vode. U razdoblju više potražnje za električnom energijom voda se propušta, kroz turbinu natrag u niži rezervoar i pritom se proizvodi električna struja! Reverzibilna turbina/generator može se ponašati i kao pumpa i kao turbina (obično kao Francis turbina). Postoje postrojenja koja koriste napuštene rudnike kao niže spremnike, ali u većini slučajeva su to prirodni spremnici ili čak "umjetni" (iskopani) spremnici. Čiste reverzibilne hidroelektrane izmjenjuju vodu između dvaju spremnika, a kombinirane reverzibilne hidroelektrane ujedno proizvode električnu energiju kao konvencionalne hidroelektrane kroz energiju toka vode! Za elektrane koje ne koriste tzv. sustav napumpanog spremnika (eng.: pumped-storage) možemo reći da su konvencionalne hidroelektrane. Konvencionalne hidroelektrane koje koriste akumulaciju vode mogu imati sličnu ulogu u električnoj mreži kao one sa sustavom napumpanog spremnika, tako da odgađaju proizvodnju električne energije sve dok to nije potrebno.
Uzimajući u obzir gubitke zbog isparavanja akumulirane vode i gubitke zbog pretvorbe, približno 70% do 85% električne energije koja se koristi za pumpanje vode u viši spremnik može biti ponovno dobiveno. Ova tehnologija je trenutno najisplativija u smislu spremanja velike količine električne energije, ali investicijski troškovi i prisutnost problema primjerenog geografskog položaja (razlika u visini između spremnika) su kritični čimbenici pri odlučivanju o izgradnji.
Relativno niska gustoća energije pumpanog spremnika iziskuje ili veliku količinu vode ili veliku razliku u visini između dvaju spremnika. Naprimjer, 1000. kilograma vode (1 kubični metar) na vrhu sto metara visokog tornja ima potencijalnu energiju od oko 0,272 KWh. Jedini način da stvorimo značajniju količinu električne energije je taj da imamo veliku količinu vode na što višem mjestu iznad donjeg spremnika. Na nekim područjima ovo se pojavljuje prirodno, a na nekim je čovjek svojim djelovanjem to omogućio.
Sustav može biti vrlo ekonomičan jer poravnava razlike u opterećenju mreže, dozvoljavajući termoelektranama (npr. termoelektrana na ugljen), nuklearnim elektranama i obnovljivim izvorima energije da opskrbljuju sutav energijom. Ovo omogućuje da sustav radi s vršnom iskoritivošću, a da se pritom izbjegne rad na makimalnom opterećenju gore navedenih elektrana. To za sobom povlači velike uštede na sve skupljim gorivima. No, investicijski troškovi za izgradnju spremnika s vodom su poprilično visoki.
Zajedno s gospodarenjem i upravljanjem energijom, sustavi s napumpanim spremnikom (eng.: pumped-storage) pomažu kontrolirati frekvenciju električne mreže i omogućuju stvaranje zaliha. Termoelektrane puno teže podnose iznenadne promjene električne potražnje, a ujedno mogu uzrokovati nestabilnost frekvencije i napona mreže. Elektrane sa sustavom napumpanog spremnika (eng.: pumped-storage), kao i ostale hidroelektrane, jako se dobro nose s promjenama opterećenja.
mini|lijevo|Gornji spremnik (Llyn Stwlan) i brana Ffestniog reverzibilne hidroelektrane u sjevernom Walesu. Hidrocentrala ima 4 vodene turbine koje proizvode 360 MW snage. Koliko je brana zapravo velika, za usporedbu pogledajte automobil koji se nalazi u podnožju.
Sustav s napumpanim spremnikom (eng.: pumped-storage) prvi je put izveden 1890. godine u Italiji i Švicarskoj. Reverzibilne turbine su se pojavile tek 1930. godine. Takve turbine mogu raditi i u režimu turbina/generator i kao pumpa pogonjena elektromotorom. Posljednja tehnologija na ovom polju su strojevi s varijabilnom (promjenjivom) brzinom vrtnje zbog veće učinkovitosti. Takvi strojevi proizvode električnu energiju u sinkronizaciji s frekvencijom mreže, ali djeluju asinkrono kao pumpa.
Danas se hidroelektrane sa sustavom napumpanog spremnika (eng.: pumped-storage) koriste kako bi se izjednačio kolebljiv output intermitentnih izvora energije. Sustav napumpanog spremnika apsorbira opterećenje u razdobljima visoke proizvodnje i niske potražnje. U nekim slučajevima, cijene električne energije mogu biti blizu nule ili povremeno čak i negativne (Ontario, početkom rujna 2006.). To pokazuje da postoji više električne energije nego što opterećenje može apsorbirati. Iako, to se događa samo zbog vjetra. Što više struje dobijemo iz vjetra, mogućnost za takvo što raste. Poprilično je moguće da će sustavi s napumpanim spremnikom (eng.: pumped-storage) postati posebno važni kao balans za proizvodnju električne struje iz PV.
U 2000. godini SAD su imale 19,5 GW instaliranih u obliku reverzibilnih hidroelektrana (ukupno 2,7% od ukupne instalirane snage). PHS (Pumped Hydroelectric Storage) je proizveo (neto) -5,5 GWh električne energije zbog toga što je više energije iskorišteno za pumpanje vode nego što je proizvedeno. Gubici se pojavljuju u obliku isparavanja vode, stupnja korisnosti turbine/generatora i trenja.
1999. godine EU je imala 32 GW instalirane snage u obliku reverzibilnih hidroelektrana od ukupno 188 GW instalirane snage svih hidroelektrana u širem smislu, što je 5,5% od ukupnog kapaciteta proizvodnje u EU.
Perspektivne tehnologije Ispitivala se upotreba podzemnih spremnika koji bi služili kao niže brane! Mogu se koristiti crpilišta soli (eng.: salt mines), međutim nepoželjno otapanje soli može predstavljati problem. Ako se pokažu dostupnima, podzemni sustavi mogli bi uvelike povećati broj lokacija gdje bi se električna energija dobivala sustavom napumpanih spremnika. Solna otopina ima za oko 20% veću gustoću nego što to ima svježa voda.
Novi planovi za sustave napumpanih spremnika je iskoristit što je više moguće vjetroturbine ili solarnu energiju za pogon pumpi. To bi moglo omogućiti da cijeli proces bude mnogo učinkovitiji i da se uglade promjenjivosti energije dobivene od vjetra ili sunca.
Popis reverzibilnih hidroelektrana u svijetu mini|300px|Cijev RHE Velebit Argentina Rio Grande-Cerro Pelado Hydroelectric Complex (1986.), 750 MW
Australija Bendeela hydroelectric pumping station (1977.), 80 MW Kangaroo Valley hydroelectric pumping station (1977.), 160 MW Tumut Power Station, New South Wales (1973.), 1500 MW Wivenhoe Power Station, Queensland, 510 MW
Austrija Häusling (1988.), 360 MW Lünerseewerk (1958.), 232 MW Kraftwerksgruppe Fragant, 100 MW Kühtai (1981.), 250 MW Malta-Hauptstufe (1979.), 730 MW Rodundwerk I (1952.), 198 MW Rodundwerk II (1976.), 276 MW Roßhag (1972.), 231 MW Silz (1981.), 500 MW
Belgija Coo (1979.), 110 MW Plate Taille (1981.), 136 MW
Bosna i Hercegovina CHE Čapljina (1979.), 420 MW
Bugarska PAVEC Batak (1958.), 48 MW PAVEC Belmeken (197?.), 375 MW PAVEC Chaira (1998.), 864 MW PAVEC Orfey (1975.), 160 MW PAVEC Peshtera (1959.), 128 MW PAVEC Vacha (1973.), 20 MW
Češka Republika Dalešice Dam|Dalešice (1978.), 480 MW Dlouhé Stráně Dam (1996.), 650 MW Štěchovice Reservoir (1947.), 45 MW
Filipini CBK, 700 MW
Francuska Grand Maison (1997.), 1,070 MW La Coche (1976.), 285 MW Le Cheylas (1979.), 485 MW Montézic (1983.), 920 MW Rance tidal power plant (1966.), 240 MW Revin (1976.), 800 MW Super Bissorte (1978.), 720 MW
Hrvatska CHE Fužine (1957.). 4,6 MW RHE Lepenica (1985.), 1,14/1,25 MW RHE Velebit (1984.), 276/240MW
Italija Chiotas (1981.), 1184 MW Lago Delio (1971.), 1040 MW Piastra Edolo (1982.), 1020 MW Presenzano (1992.), 1000 MW
Indija Bhira, Maharashtra, 150 MW Kadamparai, Coimbatore, Tamil Nadu, 400 MW (4 x 100 MW) Nagarjuna Sagar PH, Andhra Pradesh, 810 MW (1 x 110 MW + 7 x 100 MW) Purulia Pumped Storage Project, Ayodhya Hills, Purulia, Zapadni Bengal, 900 MW Srisailam Left Bank PH, Andhra Pradesh, 900 MW (6 x 150 MW) Tehri Dam, Uttranchal (u izgradnji), 1000 MW
Iran Sijah-Biše, Iran (2013.), 1140 MW
Irska Turlough Hill (1974.), 292 MW
Japan Imaichi (1991.), 1050 MW Kannagawa (2005.), 2700 MW Kazunogawa (2001.), 1600 MW Kisenyama, 466 MW Matanoagawa (1999.), 1200 MW Midono, 122 MW Niikappu, 200 MW Okawachi (1995.), 1280 MW Okutataragi (1998.), 1932 MW Okuyoshino, 1206 MW Shin-Takasegawa, 1280 MW Shiobara, 900 MW Takami, 200 MW Tamahara (1986.), 1200 MW Yagisawa, 240 MW Yanbaru , Okinawa (1999.), 30 MW
Južna Afrika Drakensberg Pumped Storage Scheme (1983.), 1000 MW Palmiet Pumped Storage Scheme, 400 MW Ingula (u izgradnji), 1332 MW
Kanada Sir Adam Beck Hydroelectric Power Stations, Niagarini slapovi (1957.), 174 MW - reverzibilne Deriaz turbine
Kina Guangzhou (2000.), 2400 MW Tianhuangping (2001.), 1800 MW
Litva Kruonis Pumped Storage Plant (1993.), 900 MW postavljeno, 1600 MW projektirano
Luksemburg Vianden (1964.), 1100 MW
Norveška Naputak: Norveška ima mnogo velikih hidroelektrana. Na nekim lokacijama izlistanim dolje, nema proizvodnje električne energije: pumpe se koriste za premještanje vode u akumulacije konvencionalnih hidroelektrana. http://www.statkraft.no/pub/vannkraft/Kraftverkene/index.asp ]
Aust-Agder Breive, Bykle Skarje, Bykle
Hordaland Aurland III (1979.), 270 MW Jukla, 40 MW Kastdalen Nygard, Modalen Skjeggedal
Møre og Romsdal Mardal Monge
Nordland Tverrvatn
Rogaland Duge Hjorteland Hunnevatn Saurdal, 640 MW Stølsdal, 17 MW
Njemačka Erzhausen (1964.), 220 MW Geesthacht (Hamburg) (1958.), 120 MW Goldisthal (2002.), 1060 MW Happurg (1958.), 160 MW Hohenwarte II (1966.), 320 MW Koepchenwerk (1989.), 153 MW Langenprozelten (1976.), 160 MW Markersbach (1981.), 1050 MW Niederwartha, Dresden (1958.), 120 MW Waldeck II (1973.), 440 MW
Poljska Dychów, 79,5 MW Niedzica, 92,6 MW Porąbka-Żar, 500 MW Solina, 200 MW Żarnowiec, 716 MW Żydowo, 150 MW
Portugal Aguieira, 270 MW Alqueva, 260 MW Alto Rabagão, 72 MW Torrão, 144 MW Vilarinho II, 74 MW
Rusija Kuban (1968.), 15,9/19,2 MW Zagorsk (1994.), 1200/1320 MW Zelenčuk (u izgradnji), 140/150,6 MW
Slovačka Čierny Váh, 735,16 MW Liptovská Mara, 198 MW Ružín, 60 MW Dobšiná, 24 MW
Slovenija Avče, 600 MW
Srbija Bajina Bašta (1982.), 614 MW
Španjolska Aguayo (Cantabria), 339 MW Aldeadavila (Salamanca), 422 MW (2 X 211 MW) Moralets-Llauset (Lleida/Huesca), 210 MW La Muela (Valencia), 628 MW Sallente-Estany Gento (Lleida), 451 MW Tajo de la Encantada (Málaga), 360 MW Tavascan-Montmara (Lleida), 52 MW Villarino (Salamanca), 810 MW (6 X 135 MW)
Švedska Juktan, 334 MW
Švicarska Cleuson-Dixence VS, Lac des Dix, 2099 MW (turbine) Guttannen BE / Grimsel 2 (Kraftwerke Oberhasli), Grimselsee, 1070 MW (turbine) Peccia, Cavergno, Verbano, Bavona, Altstafel, Robiei TI (Maggia Kraftwerke AG), 620 MW (turbine) Hongrin VD, Lac de l'Hongrin, 240 MW postavljeno, 420 MW planirano Mapragg SG, Stausee Mapragg (Kraftwerke Sarganserland), 370 MW (turbine) Linthal GL, Linth-Limmern, 340 MW turbina postavljena; 1000 MW planirano pumpa i turbina do 2015 Altendorf SZ / Einsiedeln, Sihlsee, 340 kubnih metara po sekundi Lobbia GR (EW der Stadt Zürich), 37 MW (pumpa) Ova Spin GR (Engadiner Kraftwerke AG), 47 MW (pumpa) Ferrera GR, Valle di Lei, 82 MW (pumpa)
Tajvan Minghu (1985.) 1000 MW