Dispositivi industriali di accumulo di energia
Un tempo l'energia elettrica ricavata negli impianti idroelettrici veniva immediatamente consegnata ai consumatori: lampade accese, motori accesi. Oggi, tuttavia, poiché le capacità di generazione di energia si sono notevolmente ampliate, la questione dei modi efficienti per immagazzinare l'energia generata è stata seriamente sollevata in molti modi, tra cui diverse fonti rinnovabili.
Come sai, durante il giorno l'umanità spende molta più energia che di notte. Le ore di punta dei carichi nelle città rientrano in orari rigorosamente mattutini e serali, mentre gli impianti di generazione (soprattutto solari, eolici, ecc.) generano una certa potenza media che varia sensibilmente nelle diverse ore del giorno e in funzione delle condizioni meteorologiche.
In tali circostanze, non è una cattiva idea che le centrali elettriche dispongano di una sorta di accumulo di elettricità di riserva in grado di fornire l'energia necessaria in qualsiasi momento della giornata. Diamo un'occhiata ad alcune delle migliori tecnologie per risolvere questo problema.
Accumulo di energia idraulica
Il metodo più antico che non ha perso la sua rilevanza fino ad oggi. Due grandi serbatoi d'acqua si trovano uno sopra l'altro. L'acqua nel serbatoio superiore, come qualsiasi oggetto sollevato in altezza, ha un'energia potenziale maggiore dell'acqua nel serbatoio inferiore.
Quando il consumo energetico della centrale elettrica è basso, in quel momento l'acqua viene pompata nel serbatoio superiore dalle pompe. Nelle ore di punta, quando l'impianto è costretto ad immettere in rete una potenza elevata, l'acqua del serbatoio superiore viene deviata attraverso la turbina dell'idrogeneratore, generando così una maggiore potenza.
In Germania sono in fase di sviluppo progetti di questo tipo di idroaccumulatori per la loro successiva erezione nei siti di vecchie miniere di carbone, nonché in fondo all'oceano in magazzini sferici appositamente creati a tale scopo.
Accumulo di energia sotto forma di aria compressa
Come una molla compressa, l'aria compressa iniettata in un cilindro è in grado di immagazzinare energia in forma potenziale. La tecnologia è stata covata dagli ingegneri per molto tempo, ma non è stata implementata a causa del suo costo elevato. Ma livelli di concentrazione energetica già molto elevati sono raggiungibili durante la compressione adiabatica del gas con compressori speciali.
L'idea è questa: durante il normale funzionamento, una pompa pompa aria nel serbatoio e, durante i picchi di carico, l'aria compressa viene rilasciata dal serbatoio sotto pressione e fa girare la turbina del generatore. Esistono diversi sistemi simili nel mondo, uno dei maggiori sviluppatori di cui è la società canadese Hydrostar.
Sale fuso come accumulatore termico
Pannelli solari Non è l'unico strumento per convertire l'energia radiante del sole.La radiazione infrarossa solare, se adeguatamente concentrata, può riscaldare e sciogliere il sale e persino il metallo.
Ecco come funzionano le torri solari, dove molti riflettori dirigono l'energia del sole verso un serbatoio di sale montato in cima a una torre eretta al centro della stazione. Il sale fuso rilascia quindi calore all'acqua, che si trasforma in vapore che fa girare la turbina del generatore.
Quindi, prima di trasformarsi in energia elettrica, il calore viene prima immagazzinato in un accumulatore termico a base di sali fusi, una tecnologia implementata, ad esempio, negli Emirati Arabi Uniti. Georgia Tech ha sviluppato un dispositivo ancora più efficiente per lo stoccaggio termico del metallo fuso.
Batterie chimiche
Batterie al litio per impianti eolici — questa è la stessa tecnologia delle batterie per smartphone e laptop, solo che ci saranno migliaia di tali "batterie" nel deposito per la centrale elettrica. La tecnologia non è nuova, è utilizzata oggi negli Stati Uniti. Un esempio recente di tale impianto da 4 MWh è quello recentemente costruito da Tesla in Australia. La centrale è in grado di erogare al carico una potenza massima di 100 MW.
Accumulatori chimici che perdono
Se nelle batterie convenzionali gli elettrodi non si muovono, nelle batterie a flusso i liquidi caricati fungono da elettrodi. Due liquidi si muovono attraverso una cella a combustibile a membrana in cui avviene l'interazione ionica di elettrodi liquidi e nella cella vengono generate cariche elettriche di diverso segno senza miscelare i liquidi. Gli elettrodi stazionari sono montati nella cella per fornire l'energia elettrica così caricata al carico.
Pertanto, nell'ambito del progetto brine4power in Germania, si prevede di installare serbatoi con elettroliti (vanadio, acqua salata, cloro o soluzione di zinco) nel sottosuolo e una batteria di flusso da 700 MWh verrà eretta nelle grotte locali. L'obiettivo principale del progetto è quello di bilanciare la distribuzione di energia rinnovabile durante il giorno per evitare interruzioni di corrente causate dalla mancanza di vento o dal tempo nuvoloso.
Memoria dinamica super volano
Il principio si basa sulla prima conversione dell'elettricità: sotto forma di energia cinetica della rotazione del supervolanoe, se necessario, di nuovo in energia elettrica (il volano fa girare il generatore).
Inizialmente, il volano viene accelerato da un motore a bassa potenza fino a quando il consumo di carico raggiunge il picco e, quando il carico raggiunge il picco, l'energia immagazzinata dal volano può essere erogata con una potenza molte volte superiore. Questa tecnologia non ha trovato ampia applicazione industriale, ma è considerata promettente per l'uso in potenti gruppi di continuità.