Pumppuvoimalaitos
Pumppuvoimalaitos on sähkövarasto, joka perustuu potentiaalieroon. Yleensä pumppuvoimalaitos koostuu vesivoimalaitoksesta ja pumppaamosta sekä vesialtaista. Sähkön energiaa varastoidaan veden potentiaalianergiaksi pumppaamalla vettä ylös turbiinin yläjuoksulle. Pumppuvoimalaitoksia käytetään sähköverkon säätötarpeisiin tai taloudellisen tuloksen maksimointiin. Pumppuvoimalaitos voi olla sähköntuotantoon tarkoitetun vesivoimalaitoksen yhteydessä tai erillisenä pelkkään varastointiin tarkoitettuna laitoksena. Vuonna 2016 pumppuvoimalaitokset muodostavat selvän enemmistön maailmanlaajuisesta sähkön varastoinnista.
Pumppuvoimalaitos termi on osin harhaanjohtava ja sitä ei tule sekoittaa pelkkään vesivoimalaitokseen. Vaikka pumppuvoimalaitoksen nimessä on voimalaitos ei sillä tehdä primäärienergiasta sekundäärienergiaa vaan sillä ainoastaan varastoidaan sekundaarienergiaa. Näiden kahden rajaa hämärtää se että molemmissa sähkö tuotetaan tarkalleen samalla tavalla. Ero on siinä mistä "primäärienergia" tulee. Vesivoimassa se on luontainen veden kierto, pumppuvoimalaitoksessa se on pumpuilla sähköenergialla tehtävä työ.
Pumppuvoimalaitoksessa vettä pumpataan alhaisen sähköntarpeen tai muuten halvan sähkön aikana, yleensä öisin, voimalaitoksen yläpuolella sijaitseviin altaisiin. Vettä lasketaan sitten suurimman säätövoiman tarpeen tai korkean sähkönhinnan aikana, yleensä päivisin, voimalaitoksen läpi.
Myös muita kuin veden siirtämiseen perustuvia pumppuvoimalaitoksia on olemassa. Esimerkiksi Nevadassa on rakenteilla laitos, jossa sähkövarastona toimii rautatie, jossa siirrellään junavaunuja. Rautatie on yhdeksän kilometriä pitkä ja siinä on korkeuseroa 600 metriä. Voimalan teho on 44 megawattia ja se maksaa noin 50 miljoonaa euroa.
Pumppuvoimalaitoksia on maailmassa on käytössä noin 90 GW, joka vastaa noin 3 %:a maailman sähköntuotantokapasiteetista. Maailman suurimmat pumppuvoimalaitokset olivat vuonna 2013 tuotantoteholtaan 3 GW luokkaa. Euroopassa yli 1 GW:n pumppuvoimalaitos löytyy esimerkiksi Moskovan alueelta (Zagorskin pumppuvoimalaitos, 1 200 MW + 840 MW). Ruotsissa on käytössä Juktan-niminen laitos Uumajanjoella.
Pumppuvoimalaitos voidaan rakentaa myös ydinvoimalaitoksen yhteyteen. Esimerkiksi Ukrainan Južnoukrajinskissa sijaitsevan Etelä-Ukrainan ydinvoimalan tarpeisiin rakennettuun tekojärveen pumpataan vettä Tašlykin voimalaitoksen pumpuilla viereisestä Etelä-Bug -joesta tavallisesti öisin, kun ydinsähköllä on pienempi kysyntä. Kun sähköä taas päivällä tarvitaan enemmän, saadaan sitä tuotetua myös vesivoimalla.
Suomessa pumppuvoimalaitoksia on suunniteltu Korpilahden Vaarunvuoreen, ydinsähkön säätötarpeisiin, mutta suunnitelmista on luovuttu ja alueesta on tehty luonnonsuojelualue.
Pyhäsalmen kaivoksesta kaavaillaan mahdollisesti pumppuvoimalaitosta, kun malmi ehtyy, näillä näkymin vuonna 2019. Myös Enontekiössä on selvitetty pumppuvoimalan rakentamismahdollisuuksia tuulienergian säätövoimaksi.
Usein vesijärjestelmiin liittyy pumppulaitoksia, joilla vettä siirretään alemmasta vesistöstä ylempään. Järjestelyllä kasvatetaan nostettavasta vesimassasta saatavan sähköenergian nettomäärää. Ensimmäiset pumppulaitokset on otettu käyttöön Sveitsissä ja Italiassa 1890-luvulla. Suomessa on käytössä pumppujärjestelmä Kemijoen vesistössä, jossa vettä nostetaan Sallan Isojärvestä Posion Ala-Suolijärveen noin 20 metriä Jumiskon voimalaitoksen yläpuolelle .
Historiallisesti veden pumppaaminen yläjuoksulle ei ole uusi ajatus, vaan se olisi eräs Thomas Newcomenin 1700-luvulla kehittämän höyrykoneen ensimmäisistä sovelluksista. Tehtaat toimivat tuohon aikaan vesirattailla. Vedenmäärässä oli vaihtelua vuodenajasta riippuen, jolloin tehtaiden toimintamahdollisuudet vähäisen veden aikaan alettiin turvata pumppaamalla vettä yläjuoksulle.