Tecnologie di immagazzinamento dell’energia
Diverse tecnologie di immagazzinamento dell’energia contribuiscono alla stabilità dell’elettricità lavorando in varie fasi della rete, dalla generazione all’uso finale da parte del consumatore.
L’immagazzinamento termico è usato per la generazione di elettricità utilizzando l’energia del sole, anche quando il sole non splende. Gli impianti solari a concentrazione possono catturare il calore del sole e immagazzinare l’energia in acqua, sali fusi o altri fluidi. Questa energia immagazzinata viene poi usata per generare elettricità, permettendo l’uso dell’energia solare anche dopo il tramonto.
Impianti come questi sono attualmente operativi o proposti in California, Arizona e Nevada. Per esempio, il proposto Rice Solar Energy Project a Blythe, California, userà un sistema di stoccaggio a sale fuso con una torre solare a concentrazione per fornire energia a circa 68.000 case ogni anno. Un metodo è quello di congelare l’acqua di notte usando l’elettricità fuori dalle ore di punta, rilasciando poi l’energia fredda immagazzinata dal ghiaccio per aiutare l’aria condizionata durante il giorno.
Per esempio, il sistema Ice Bear di Ice Energy crea un blocco di ghiaccio di notte, e poi usa il ghiaccio durante il giorno per condensare il refrigerante del sistema di aria condizionata. In questo modo, il sistema Ice Bear sposta il consumo di elettricità dell’edificio dal picco diurno alle ore non di punta, quando l’elettricità è meno costosa. Inoltre, la Bonneville Power Administration sta conducendo un programma pilota sull’immagazzinamento della generazione eolica in eccesso negli scaldabagni residenziali.
Aria compressa
L’immagazzinamento di energia ad aria compressa (CAES) funziona anche come tecnologia di immagazzinamento della generazione utilizzando l’energia potenziale elastica dell’aria compressa per migliorare l’efficienza delle turbine a gas convenzionali.
I sistemi CAES comprimono l’aria usando l’elettricità durante i periodi non di punta, e poi immagazzinano l’aria in caverne sotterranee. Durante i periodi di picco della domanda, l’aria viene prelevata dallo stoccaggio e alimentata con gas naturale in una turbina a combustione per generare elettricità. Questo metodo utilizza solo un terzo del gas naturale utilizzato nei metodi convenzionali. Poiché gli impianti CAES richiedono una sorta di serbatoio sotterraneo, sono limitati dalla loro ubicazione. Due impianti CAES commerciali operano attualmente a Huntorf, in Germania e a MacIntosh, in Alabama, anche se sono stati proposti impianti in altre parti degli Stati Uniti.
L’idrogeno
L’idrogeno può essere usato come combustibile a zero emissioni di carbonio per la generazione. L’elettricità in eccesso può essere usata per creare idrogeno, che può essere immagazzinato e usato successivamente in celle a combustibile, motori o turbine a gas per generare elettricità senza produrre emissioni nocive. NREL ha studiato il potenziale per creare idrogeno dall’energia eolica e immagazzinarlo nelle torri delle turbine eoliche per la generazione di elettricità quando il vento non soffia.
Accumulo idroelettrico pompato
L’accumulo idroelettrico pompato offre un modo per immagazzinare energia nella fase di trasmissione della rete, conservando la generazione in eccesso per un uso successivo.
Molte centrali idroelettriche includono due serbatoi a diverse altezze. Queste centrali immagazzinano energia pompando l’acqua nel serbatoio superiore quando l’offerta supera la domanda. Quando la domanda supera l’offerta, l’acqua viene rilasciata nel serbatoio inferiore scendendo attraverso le turbine per generare elettricità.
Con più di 22 GW di capacità installata negli Stati Uniti, lo stoccaggio idroelettrico pompato è il più grande sistema di stoccaggio che opera oggi. Tuttavia, il lungo processo di autorizzazione e l’alto costo dello stoccaggio pompato rendono improbabili ulteriori progetti.
Flywheels
Flywheels può fornire una varietà di benefici alla rete sia a livello di trasmissione che di distribuzione, immagazzinando elettricità sotto forma di una massa rotante.
Il dispositivo ha la forma di un cilindro e contiene un grande rotore nel vuoto. Quando il volano prende energia dalla rete, il rotore accelera a velocità molto elevate, immagazzinando l’elettricità come energia di rotazione. Per scaricare l’energia immagazzinata, il rotore passa alla modalità di generazione, rallenta e funziona con l’energia inerziale, restituendo così l’elettricità alla rete.
I volani hanno in genere una lunga durata e richiedono poca manutenzione. I dispositivi hanno anche un’alta efficienza e tempi di risposta rapidi. Poiché possono essere collocati quasi ovunque, i volani possono essere situati vicino ai consumatori e immagazzinare elettricità per la distribuzione.
Mentre un singolo dispositivo a volano ha una capacità tipica dell’ordine dei kilowatt, molti volani possono essere collegati in una “fattoria a volano” per creare un impianto di stoccaggio dell’ordine dei megawatt. Lo Stephentown Flywheel Energy Storage Plant di Beacon Power a New York è il più grande impianto a volano degli Stati Uniti, con una capacità operativa di 20 MW.
Batterie
Le batterie, come quelle di una torcia o di un telefono cellulare, possono anche essere utilizzate per immagazzinare energia su larga scala.
Come i volani, le batterie possono essere collocate ovunque, quindi sono spesso viste come stoccaggio per la distribuzione, quando un impianto di batterie è situato vicino ai consumatori per fornire stabilità di potenza; o per l’uso finale, come le batterie nei veicoli elettrici.
Ci sono molti tipi diversi di batterie che hanno un potenziale di accumulo di energia su larga scala, tra cui le batterie sodio-zolfo, metallo-aria, ioni di litio e piombo-acido. Ci sono diverse installazioni di batterie nei parchi eolici, tra cui il Notrees Wind Storage Demonstration Project in Texas, che utilizza un impianto di batterie da 36 MW per aiutare a garantire la stabilità della fornitura di energia anche quando il vento non soffia.
I progressi nelle tecnologie delle batterie sono stati fatti in gran parte grazie all’espansione dell’industria dei veicoli elettrici (EV). Come più sviluppi sono fatti con EVs, il costo della batteria dovrebbe continuare a diminuire. I veicoli elettrici potrebbero anche avere un impatto sull’immagazzinamento dell’energia attraverso le tecnologie vehicle-to-grid, in cui le loro batterie possono essere collegate alla rete e scaricare l’energia per gli altri da utilizzare.
Si tratta di un’industria di veicoli elettrici.