L'aria liquefatta potrebbe alimentare le auto e immagazzinare energia dal sole e dal vento

Alcuni ingegneri stanno rispolverando una vecchia idea per immagazzinare energia: usare l'elettricità per liquefare l'aria raffreddandola fino a quasi 200 °C sotto lo zero. Quando è necessaria energia, l'aria liquefatta può riscaldarsi ed espandersi per azionare una turbina a vapore e un generatore.

Celle frigorifere: Il serbatoio a destra trattiene l'aria refrigerata a temperature estremamente basse, alle quali è un liquido anziché un gas. Quando è consentito riscaldarsi, si espande e può azionare una turbina a vapore nel contenitore a sinistra.

Il concetto è stato valutato da una manciata di aziende che producono azoto liquefatto come un modo per immagazzinare energia da fonti energetiche rinnovabili intermittenti. L'aria liquefatta potrebbe anche essere utilizzata per azionare i pistoni nei motori dei veicoli a basse emissioni.

una società, Highview Power Storage di Londra, ha raccolto 18 milioni di dollari e costruito un impianto pilota che utilizzerà aria liquida per immagazzinare energia dalla rete. Highview ha collaborato con coltello , la grande azienda del gas industriale, per aiutare a sviluppare la tecnologia. Se tutto va bene, il governo del Regno Unito potrebbe finanziare lo sviluppo di un impianto più grande che potrebbe stabilirne la redditività commerciale. Nel frattempo, la consulenza ingegneristica Richard sta sviluppando due tipi di motori che potrebbero utilizzare azoto liquido, basati sulla tecnologia di uno spinoff Highview Power chiamato Dearman Engine.

Lo stoccaggio per la rete elettrica sta diventando sempre più importante con l'aumento dell'uso di energia rinnovabile. A breve termine, le centrali elettriche a gas naturale e le tecnologie di accumulo a risposta rapida come le batterie possono mantenere stabile la rete (vedi Turbine eoliche, batteria inclusa, possono mantenere stabili gli alimentatori). Ma se le energie rinnovabili devono raggiungere una scala molto ampia, o se vogliamo ridurre l'uso di centrali elettriche di riserva a combustibili fossili, saranno necessarie tecnologie in grado di immagazzinare energia per ore o giorni.

In questo sforzo, il costo è la chiave. Quando osserviamo i meccanismi di accumulo di energia, cerchiamo qualcosa che si basi su materiali estremamente economici e processi molto semplici che possiamo eseguire in blocco, afferma Haresh Kamath , responsabile del programma per l'accumulo di energia presso il Istituto di ricerca sull'energia elettrica . E questo sicuramente si adatta al conto.

L'idea risale al 1890, quando un inventore di nome Charles Tripler dichiarato che aveva sviluppato un modo molto economico per raffreddare l'aria fino a farla diventare un liquido. Dimostrò anche che l'aria liquefatta poteva essere utilizzata per far funzionare un motore a vapore. Tripler ha ricevuto una grande attenzione da parte della stampa all'epoca ed è stata in grado di raccogliere una grande quantità di denaro per portare la tecnologia sul mercato. alla fine è diventato chiaro , tuttavia, soprattutto dopo gli investitori perso le loro magliette , che aveva esagerato i benefici del suo approccio. Da allora, il processo di liquefazione dell'aria è stato reso molto più efficiente e la necessità di nuove opzioni di stoccaggio dell'energia ha imposto una seconda occhiata.

Il processo di Highview Power è efficiente dal 50 al 60 percento: l'aria liquida può produrre poco più della metà dell'elettricità necessaria per produrla. Le batterie, al contrario, possono avere un'efficienza superiore al 90%. Ma il nuovo processo può compensare la sua inefficienza utilizzando il calore di scarto di altri processi (vedi Audi to Make Fuel Using Solar Power). Highview ha dimostrato che il calore di scarto a bassa temperatura proveniente da centrali elettriche o persino data center può essere utilizzato per riscaldare l'aria liquefatta. Il sistema può durare anche per decenni, mentre le batterie in genere devono essere sostituite ogni pochi anni. Questa longevità potrebbe aiutare a ridurre i costi complessivi.

Diverse aziende stanno sviluppando modi per migliorare l'efficienza della compressione dell'aria, che potrebbe anche rendere più efficiente il processo di liquefazione (vedi LightSail Energy Snags $ 37M in Funding and Compressed-Air System Potrebbe aiutare l'energia eolica). L'aria liquefatta è circa quattro volte più densa di energia dell'aria compressa e immagazzinarla su larga scala occupa meno spazio.

L'aria liquida potrebbe rivelarsi utile anche in auto e camion. Un inventore di nome Peter Dearman ha realizzato un sistema compatto che, invece di fare affidamento su scambiatori di calore di grandi dimensioni, utilizza l'antigelo iniettato nella camera di combustione di un motore per riciclare il calore che altrimenti andrebbe disperso. Ha costruito un prototipo sgangherato e ha dimostrato che poteva alimentare un'auto . Ricardo sta lavorando a una versione che potrebbe eventualmente essere commercializzata.

L'aria liquida immagazzina energia a circa la densità delle batterie al nichel-metallo idruro e di alcune batterie agli ioni di litio, del tipo attualmente utilizzato nelle auto ibride ed elettriche. Ma ha un vantaggio chiave: può essere versato in un serbatoio di carburante molto più velocemente di quanto non possa essere ricaricata una batteria, afferma Andrew Atkins , un tecnologo senior presso Ricardo. Il motore funzionerebbe con azoto liquido, fondamentalmente aria liquida con l'ossigeno rimosso, ed emetterebbe solo azoto. Le emissioni di carbonio associate al motore dipenderebbero dalla fonte di energia utilizzata per liquefare l'azoto. Ricardo sta anche sviluppando un motore diesel potenziato con azoto liquido per migliorarne l'efficienza di circa il 50 percento.

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