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Il sistema ad aria compressa potrebbe aiutare l'energia eolica
SustainX , una startup nel Libano occidentale, nel New Hampshire, ha ricevuto 20 milioni di dollari in capitale di rischio per testare la sua tecnologia di accumulo di energia ad aria compressa su larga scala.
La tecnologia potrebbe consentire un più ampio utilizzo dell'accumulo di aria compressa, che a sua volta potrebbe rendere più attraente l'energia rinnovabile, poiché consentirebbe di immagazzinare l'energia eolica generata di notte fino alle ore diurne, quando la domanda è maggiore. Se avrà successo, la tecnologia potrebbe ridurre la necessità di costruire impianti di gas naturale per soddisfare la domanda di picco di energia.
La necessità di stoccaggio è in aumento poiché i governi impongono l'uso di una maggiore quantità di energia rinnovabile. SustainX ha dimostrato un prototipo da 40 kilowatt e sta ora completando un sistema da un megawatt, che dovrebbe essere implementato il prossimo anno con la società elettrica AES.
Nello stoccaggio di aria compressa convenzionale, l'elettricità viene utilizzata per comprimere l'aria, che viene immagazzinata in caverne sotterranee o falde acquifere. Quell'aria viene quindi rilasciata per azionare un generatore di turbina per produrre elettricità quando necessario. Tale stoccaggio costa circa un decimo di quello che costa la batteria, ma non viene utilizzato molto perché in gran parte perché richiede un luogo con spazio di archiviazione sotterraneo. Il sistema SustainX elimina questo problema perché può utilizzare in modo efficiente serbatoi di stoccaggio fuori terra piuttosto che caverne.
Lo stoccaggio di aria compressa in serbatoi fuori terra è poco pratico con un sistema convenzionale a turbina a causa delle grandi dimensioni e del costo dei serbatoi. La tecnologia SustainX riduce il costo dei serbatoi e altri costi di capitale. Effettuiamo l'immagazzinamento di energia ad aria compressa fuori terra a prezzi sotterranei, afferma il cofondatore e vicepresidente Dax Kepshire.
L'azienda riduce i costi utilizzando pistoni, anziché turbine, per generare elettricità. Le turbine a gas possono generare elettricità solo da una gamma ristretta di pressioni dell'aria. I pistoni possono funzionare a una gamma più ampia e poiché l'aria può essere compressa di più, il sistema può immagazzinare più energia. Inoltre, i pistoni funzionano bene dopo che la pressione nel serbatoio è scesa troppo bassa per azionare una turbina.
L'azienda sta anche migliorando l'efficienza del sistema aumentando la quantità di elettricità che può essere generata. Nei sistemi convenzionali, il calore generato dalla compressione dell'aria viene disperso nell'atmosfera. Per generare elettricità, l'aria fredda e compressa deve essere riscaldata mentre si espande, il che richiede carburante.
La tecnologia SustainX riduce notevolmente questa perdita di calore. Comprime l'aria utilizzando l'elettricità per azionare i pistoni all'interno dei cilindri. Per rilasciare energia, l'aria in espansione aziona i pistoni al contrario, il che aziona un generatore. Un sottile getto d'acqua all'interno dei cilindri assorbe il calore generato durante la compressione. L'acqua calda viene immagazzinata e reimmessa nei cilindri durante l'espansione, quindi il sistema non necessita di carburante aggiuntivo per riscaldare l'aria. Lo spruzzo d'acqua aumenta l'efficienza energetica del processo dal 54% al 95%, afferma il cofondatore dell'azienda Ben Bollinger.
Kepshire afferma che il sistema può fornire energia a un prezzo inferiore rispetto agli impianti a gas naturale utilizzati per fornire elettricità al picco della domanda.
SustainX è una delle poche aziende che lavorano sulla tecnologia di stoccaggio dell'aria compressa isotermica. L'altro grande attore del settore, con sede a Newton, nel Massachusetts Compressione generale , ha recentemente raccolto oltre $ 50 milioni per il suo sistema, che utilizza una turbina eolica per alimentare il compressore e l'unità di espansione dell'aria. Nel mondo sono in funzione solo due impianti di stoccaggio dell'energia ad aria compressa, uno in Alabama e uno in Germania, per un totale di 440 megawatt. Negli Stati Uniti sono in costruzione due progetti: un impianto da 300 megawatt a Kern County, California, e uno da 145 megawatt a Watkins Glen, New York.
Lo stoccaggio isotermico di aria compressa ha il potenziale per essere più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai sistemi convenzionali, ma le dimostrazioni su vasta scala ne saranno la prova, afferma Mark Johnson, direttore del programma presso l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti. Potrebbero volerci cinque anni o più prima che tali sistemi si dimostrino economici e trovino ampio utilizzo, dice.
Robert Schainker, un dirigente tecnico senior presso il Istituto di ricerca sull'energia elettrica a Palo Alto, in California, afferma che lo stoccaggio fuori terra sarà limitato a meno di quattro ore di stoccaggio: per grandi quantità di stoccaggio, l'economia sembra migliore per le caverne sotterranee. L'aggiunta di un kilowattora di stoccaggio a una caverna potrebbe costare $ 2, dice, rispetto ai $ 250 per l'aggiunta di un kilowattora di serbatoi di stoccaggio.