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Riparare la rete elettrica
Lo stoccaggio di energia su larga scala è fondamentale per il nostro futuro energetico: l'Electric Power Research Institute, il principale consorzio di ricerca e sviluppo del settore delle utility statunitensi, afferma che lo stoccaggio consentirebbe l'uso diffuso di energia rinnovabile e renderebbe la rete più affidabile ed efficiente. Annunci recenti del gigante dei servizi pubblici Energia elettrica americana (AEP), con sede a Columbus, OH, suggeriscono che le tecnologie di storage su rete sono finalmente pronte per l'implementazione commerciale negli Stati Uniti. Il mese scorso, AEP ha ordinato tre sistemi di batterie multi-megawatt e ha fissato l'obiettivo di disporre di 25 megawatt di storage entro il 2010 e 40 volte entro il 2020.
Quello era un sogno quattro o cinque anni fa; ora sta accadendo, afferma Ali Nourai, esperto di immagazzinamento energetico dell'AEP.
Il sistema AEP utilizza una batteria sodio-zolfo delle dimensioni di un autobus a due piani (vedi sotto), più l'elettronica di potenza per gestire il flusso di alimentazione CA in entrata e in uscita dalla batteria CC. Sebbene nuovo negli Stati Uniti, il sistema è stato utilizzato su scala megawatt in Giappone dai primi anni '90; la batteria è stata prodotta da Isolatori NGK di Nagoya, Giappone.
Ricarica Charleston: L'utility American Electric Power (AEP) ha implementato questa enorme batteria sodio-zolfo come parte di un progetto dimostrativo a Charleston, WV. La batteria fornisce 1,2 megawatt di potenza per un massimo di sette ore, alleviando lo sforzo su una sottostazione sovraccarica. Il funzionamento senza problemi dall'installazione dello scorso anno ha convinto AEP che tale tecnologia di accumulo di energia è pronta per il servizio attivo.
Credito: AEP
Nourai afferma che AEP e altre utility statunitensi hanno acquisito fiducia nell'economia e nell'affidabilità dello stoccaggio grazie a un progetto dimostrativo a Charleston, WV, dove AEP ha installato un grande sistema di batterie nel giugno 2006. A Charleston, la domanda di picco sia in estate che in inverno era sovraccaricata trasformatori nelle sottostazioni locali, causando blackout. La ricostruzione delle sottostazioni per ospitare più energia avrebbe potuto richiedere fino a tre anni. Invece, AEP ha impiegato solo nove mesi per installare un sistema di batterie che si carica quando la domanda di elettricità è bassa e può fornire fino a 1,2 megawatt per sette ore quando la domanda raggiunge i picchi.
Due dei nuovi progetti di AEP sono sistemi di batterie da due megawatt e sette ore leggermente più grandi progettati per fornire soluzioni rapide simili in aree con problemi di affidabilità dell'alimentazione. Una batteria a Milton, WV, ad esempio, fornirà elettricità di riserva per i clienti in aree soggette a blackout da una linea elettrica debole. Quando c'è un blackout, la batteria raccoglierà quante più persone possibile e continuerà a dar loro da mangiare, dice Nourai. Non sapranno nemmeno che c'è stato un blackout. La batteria ritarderà l'aggiunta da parte di Milton di una nuova sottostazione e di una linea di trasmissione ad alta tensione da cinque a sei anni.
Quando l'AEP decide di effettuare aggiornamenti più permanenti alle sottostazioni o completa la costruzione di una nuova linea elettrica, un processo che può richiedere cinque o sei anni, sposterà semplicemente la batteria di backup più vicina a un altro punto di strozzatura. Può essere sollevato con un carrello elevatore e caricato su un camion a pianale ribassato, afferma Nourai. Entro una settimana possiamo averlo attivo e operativo in un altro sito nel nostro sistema.
Richard Baxter, autore di Accumulo di energia: una guida non tecnica e presidente di una conferenza tenutasi la scorsa settimana a New York City sugli investimenti nello stoccaggio, afferma che i nuovi progetti di AEP sono una buona cartina di tornasole per il settore. Le tecnologie di storage stanno emergendo come un prodotto praticabile a livello commerciale, afferma Baxter.
L'emergere di un mercato dello stoccaggio in rete sta attirando nuovi sviluppatori di batterie. Questi includono Energia Lucciola di Peoria, IL, che utilizza elettrodi nanostrutturati ad alta superficie per far rivivere la tecnologia al piombo e lo sviluppatore di batterie al litio Nanotecnologie Altair , con sede a Reno, NV. A giugno, utility multinazionale AES accettato di acquistare un numero imprecisato di batterie Altair; Il CEO Alan Gotcher afferma che Altair consegnerà un prototipo da un megawatt e 15 minuti entro la fine di quest'anno.
AEP, nel frattempo, sta esplorando un ruolo potenzialmente più trasformativo per lo stoccaggio: trasformare la produzione di energia in continua evoluzione delle risorse rinnovabili come l'energia eolica e solare in energia stabile e affidabile. La società prevede di collegare il suo terzo sistema di batterie da due megawatt a un gruppo di turbine eoliche in un sito non ancora determinato. Nourai afferma che l'obiettivo è capire se le batterie possono appianare le fluttuazioni a breve termine del flusso di energia dalle turbine. Se possono, i servizi pubblici dovrebbero essere in grado di assorbire livelli maggiori di energia eolica sulle loro reti.
Ma Nourai afferma che l'AEP vuole anche determinare se lo stoccaggio dell'energia eolica può aumentarne il valore. Ci sono almeno due modi in cui ciò potrebbe accadere. L'energia eolica prodotta di notte potrebbe essere immagazzinata per la consegna durante le ore di punta della giornata, quando il prezzo dell'elettricità aumenta. E se l'energia fornita dai parchi eolici fosse più prevedibile, sarebbe più redditizia. Quando un generatore indipendente come un operatore di un parco eolico vende a distributori di energia, deve promettere di fornire una certa quantità di energia a una certa ora. Mentre i dettagli variano notevolmente nei diversi mercati energetici regionali e nazionali, gli operatori di parchi eolici possono essere penalizzati se non rispettano i propri impegni perché il vento non ha soffiato così forte come previsto. I sistemi che immagazzinano una frazione della produzione di un parco eolico quando soffia il vento possono eliminare la maggior parte di questo rischio.
Nourai osserva che le utility giapponesi stanno già installando tecnologie di accumulo dell'energia per rendere l'energia eolica più affidabile e redditizia, grazie agli incentivi governativi che coprono un terzo del costo del sistema di accumulo e alla più ampia diffusione tra i prezzi dell'elettricità diurni e notturni del Giappone . Nourai ritiene che NGK, che attualmente può produrre 90 megawatt di sistemi di batterie sodio-zolfo all'anno, stia considerando la costruzione di una seconda fabbrica per soddisfare la domanda risultante. Nel frattempo, a studia completato quest'anno da Energia sostenibile Irlanda , l'agenzia irlandese per la politica energetica, ha concluso che i progetti di stoccaggio time-shifting potrebbero già essere redditizi in Europa.
Tuttavia, un gruppo di esperti riunito l'anno scorso dall'Electric Power Research Institute ha giudicato che i costi di stoccaggio dovevano scendere al di sotto di $ 150 per chilowattora per rendere economicamente attraente tale spostamento del tempo negli Stati Uniti; un rapporto rilasciato dall'istituto questa primavera stima che i sistemi che impiegano le batterie sodio-zolfo di NGK costano $ 300 a $ 500 per chilowattora. Questo differenziale di costo ha recentemente alimentato l'interesse per gli impianti solari termici che catturano l'energia rinnovabile sotto forma di calore, che è più facile da immagazzinare rispetto all'elettricità. (Vedere Memorizzazione efficiente dell'energia solare.)