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Magneti superconduttori per l'archiviazione su scala griglia
L'accumulo di energia magnetica superconduttiva (SMES) è stato a lungo perseguito come una tecnologia su larga scala perché offre una scarica di energia istantanea e un numero teoricamente infinito di cicli di ricarica. Fino a poco tempo, tuttavia, i costi dei materiali per i dispositivi SMES erano proibitivi per tutte le applicazioni tranne quelle molto piccole. Ora un progetto finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) potrebbe aprire la strada alla tecnologia delle PMI che offre megawattora di accumulo di energia. Tale capacità diventa sempre più necessaria per le reti elettriche che devono bilanciare l'intermittenza delle fonti energetiche rinnovabili.
In un DOE Agenzia per i progetti di ricerca avanzata per l'energia (ARPA-E) conferenza a Washington, DC il 2 marzo, società di ingegneria con sede in Svizzera FIGURA ha delineato i piani per un prototipo di SMES proof-of-concept da 3,3 kilowattora. Il dispositivo immagazzinerà elettricità sotto forma di un campo magnetico generato dalla corrente continua fatta circolare attraverso fili superconduttori. La geometria delle bobine superconduttrici crea un campo elettromagnetico altamente contenuto, ma è necessaria relativamente poca energia per sostenere il campo. L'energia viene rilasciata scaricando le bobine.
ABB sta collaborando con il produttore di fili superconduttori Superpotenza , Laboratorio nazionale di Brookhaven , e l'Università di Houston come parte della sovvenzione ARPA-E di 4,2 milioni di dollari. L'obiettivo finale del gruppo è sviluppare un dispositivo su scala commerciale da 1 a 2 megawattora che sia competitivo in termini di costi con le batterie al piombo, afferma il project manager di ABB V.R. Ramana.
Secondo un recente studio del Istituto di ricerca sull'energia elettrica . Idroelettrico pompato, che immagazzina energia pompando acqua in salita, e aria compressa, che immagazzina energia sotto forma di aria compressa in caverne sotterranee, sono i due metodi principali per immagazzinare energia su larga scala oggi. Questi approcci sono, tuttavia, limitati ad aree con laghi o altri serbatoi ad alta quota o con caverne sotterranee.
Un vantaggio chiave che le PMI hanno rispetto ad altre tecnologie di stoccaggio dell'energia è la sua capacità di rilasciare rapidamente l'energia immagazzinata. Può passare dalla carica completa alla scarica completa: nessun'altra tecnologia può farlo, afferma Cesar Luongo, coordinatore senior della divisione magneti per il Reattore sperimentale termonucleare internazionale progetto a Cadarache, Francia, che non è coinvolto nel progetto.
La scarica rapida rende SMES attraente per stabilizzare rapidamente le linee di trasmissione ad alta tensione durante i periodi di uso intenso. Fondamentalmente, ABB sta sviluppando interruttori elettrici che consentirebbero ai sistemi SMES di rilasciare la loro energia gradualmente, fino a un'ora, per aiutare a compensare i cali di produzione da fonti di energia rinnovabile come l'eolico e il solare.
Luongo afferma che per competere con le batterie al piombo e altre tecnologie, i sistemi SMES potrebbero dover essere significativamente più grandi dei dispositivi da 1 a 2 megawattora previsti da ABB. Potrebbero aver bisogno di offrire decine di megawattora di storage, dice Luongo, e più economiche sono le altre tecnologie, più lontano si allontana il punto di crossover.
Steven Minnihan, analista presso Lux ricerca , afferma che i dispositivi SMES dovrebbero durare più a lungo dei volani o delle batterie, perché non hanno parti mobili. Ma, dice, i costi dei materiali rimangono elevati. Il vero vantaggio è la sua notevole durata rispetto a batterie e volani, ma non credo che sia la tecnologia più conveniente, afferma Minnihan.
I sistemi SMES hanno all'incirca la stessa aspettativa di vita dei sistemi idraulici con pompaggio e dell'aria compressa: 10-20 anni, rispetto a 1-10 anni per le batterie e 8-12 anni per i volani, afferma Minnihan. Ha delle riserve sull'approccio di ABB perché richiede grandi quantità di cavi superconduttori ad alta temperatura che ai prezzi odierni renderebbero i sistemi SMES su scala di rete proibitivi.
Sebbene il costo del filo superconduttore sia diminuito significativamente negli ultimi anni, Ramanan ammette che dovrebbe diminuire di un altro 300 percento affinché le PMI siano competitive con altre tecnologie di stoccaggio dell'energia su scala di rete. Dice che la riduzione dei costi dei cavi è una sfida tecnica significativa, ma aggiunge che affrontare tali sfide è lo scopo dei progetti finanziati da ARPA-E. Se non avessimo pensato che questo avesse del potenziale, non saremmo andati dopo questo, dice.