L’accumulo di energia è una componente sempre più critica della nostra economia energetica.
Una conseguenza degli ambiziosi obiettivi di efficienza energetica e decarbonizzazione di comunità, metropoli e intere nazioni.
Le fonti di energia rinnovabile come solare ed eolico stanno cambiando il modo in cui alimentiamo i nostri edifici, le industrie e la rete; tuttavia, sono intermittenti, abbiamo bisogno di energia continua anche dopo che il sole tramonta o il vento non soffia.
Accumulare energia garantisce un apporto costante e consente ai produttori di trarre il massimo vantaggio dai periodi di picco ( giornate soleggiate o ventose).
Batterie a ioni di litio ma non solo
Quando si tratta di accumulare energia a breve durata, le batterie agli ioni di litio sono considerate la prima scelta, ma non l’unica.
Per sostituire i combustibili fossili e rendere il futuro più sostenibile è necessario più spazio di stoccaggio, a costi inferiori, per durate più lunghe e con capacità maggiori di quelle che le batterie attuali possono fornire.
Per affrontare questa sfida di accumulo di energia, i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) sono nelle ultime fasi del prototipo di test di una nuova tecnologia di accumulo di energia termica rivoluzionaria che utilizza sabbia silicea, poco costosa, come mezzo di stoccaggio.
L’accumulo di elettricità a lunga durata utilizzando lo stoccaggio di energia termica a basso costo e il ciclo di alimentazione ad alta efficienza (ENDURING) è una soluzione affidabile, economica e scalabile che può essere posizionata ovunque.
La tecnologia ENDURING
ENDURING utilizza l’elettricità proveniente dall’energia solare o eolica in eccesso per riscaldare un materiale di accumulo termico: la sabbia silicea.
Le particelle di sabbia passano attraverso una serie di elementi resistivi elettrici per riscaldarle fino a 1.200°C.
Credits: NREL
Le particelle riscaldate passano poi all’interno di silos in cemento, coibentati per l’accumulo di energia termica.
Il sistema di base è progettato per lo stoccaggio economico fino a 26.000 MWh di energia termica.
Con il design modulare, la capacità di stoccaggio può essere aumentata o diminuita con relativa facilità.
Le particelle calde vengono fatte passare attraverso uno scambiatore di calore, riscaldando e pressurizzando un gas funzionante all’interno per azionare le turbine e i generatori di rotazione che riconvertono il calore in elettricità per la rete.
Il sistema si scarica durante i periodi di elevata richiesta di energia elettrica e quando sono disponibili limitate risorse solari fotovoltaiche o eoliche, come la mattina presto e la sera.
Una volta scaricate, le particelle fredde esaurite vengono nuovamente immesse in silos coibentati per lo stoccaggio fino a quando le condizioni (e l’economia) non saranno nuovamente appropriate per la ricarica.
Progetto rivoluzionario per la decarbonizzazione
ENDURING offre diversi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di stoccaggio dell’energia elettrica.
La sabbia silicea è abbondante, stabile e poco costosa (circa $30‒$50/ton), ha un impatto ecologico limitato sia nell’estrazione che alla fine del ciclo di vita.
Le batterie al litio hanno un’eccezionale densità di accumulo di energia, importante per alcuni settori come i trasporti, dove il peso conta, ma un costo elevato.
L’accumulo di energia termica a particelle è una forma di accumulo meno densa di energia, ma è molto economico ($ 2 ~ $ 4 per kWh di energia termica con una differenza di temperatura tra carica e scarica di 900 ° C).
Il sistema di accumulo di energia è sicuro grazie alla sabbia silicea inerte viene utilizzata come supporto di stoccaggio.
Insomma, il candidato ideale per l’immagazzinamento di energia di massa e di lunga durata.
I sistemi ENDURING non hanno particolari vincoli di ubicazione e possono essere localizzati ovunque nel Paese. Questi sistemi possono anche essere costruiti utilizzando l’infrastruttura esistente da centrali elettriche a carbone e a gas in disuso.
La tecnologia ENDURING può supportare l’espansione della produzione di energia rinnovabile in tutto il nostro paese.
Questo tipo di accumulo fornirà anche riserve di energia per superare anche eventi meteorologici prolungati.
