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GridScale: immagazzinare energia rinnovabile nelle pietre invece delle batterie al litio

2021-06-16
TEMI:
Università di Aarhus,Tecnologia delle batterie,Energia,Energia verde,Popolare
By AARHUS UNIVERSITY 6 MAGGIO 2021



Quando c'è un'eccedenza di elettricità da fonte eolica o solare, l'accumulo di energia viene addebitato. Questo viene fatto da un sistema di compressori e turbine che pompano energia termica da uno o più serbatoi pieni di pietre fredde ad un corrispondente numero di serbatoi pieni di pietre calde. Questo rende le pietre nelle vasche fredde molto fredde, mentre nelle vasche calde fa molto caldo, fino a 600 gradi. Credito: Claus Rye, Stiesdal Storage Technologies

Il concetto di immagazzinare energia rinnovabile nelle pietre si è avvicinato di un passo alla realizzazione con la costruzione dell'impianto dimostrativo GridScale. L'impianto sarà il più grande impianto di stoccaggio di energia elettrica in Danimarca, con una capacità di 10 MWh. Il progetto è finanziato dall'Energy Technology Development and Demonstration Program (EUDP) nell'ambito dell'Agenzia danese per l'energia.
Le pietre delle dimensioni di un pisello riscaldate a 600°C in grandi serbatoi d'acciaio coibentati sono al centro di un nuovo progetto di innovazione che mira a fare un passo avanti nello stoccaggio di elettricità eolica e solare intermittente.

La tecnologia, che immagazzina energia elettrica sotto forma di calore nelle pietre, si chiama GridScale e potrebbe diventare un'alternativa economica ed efficiente all'immagazzinamento dell'energia solare ed eolica in batterie a base di litio. Mentre le batterie al litio sono convenienti solo per la fornitura di energia per brevi periodi fino a quattro ore, un sistema di accumulo di elettricità GridScale supporterà in modo conveniente la fornitura di elettricità per periodi più lunghi, fino a circa una settimana.

“L'unica vera sfida nello stabilire una fornitura di elettricità rinnovabile al 100% è che non possiamo risparmiare l'elettricità generata durante il tempo ventoso e soleggiato per usarla in un secondo momento. Domanda e produzione non seguono lo stesso schema. Non ci sono ancora soluzioni commerciali a questo problema, ma speriamo di essere in grado di fornire questo con il nostro sistema di accumulo di energia GridScale", afferma Henrik Stiesdal, fondatore della società di tecnologia climatica Stiesdal Storage Technologies, che è dietro la tecnologia.

In breve, la tecnologia GridScale riguarda il riscaldamento e il raffreddamento del basalto frantumato in minuscole pietre delle dimensioni di un pisello in uno o più set di serbatoi di acciaio isolati. L'accumulo viene caricato tramite un sistema di compressori e turbine, che pompa l'energia termica da uno o più serbatoi pieni di pietre fredde ad un numero simile di serbatoi pieni di pietre calde, quando c'è energia in eccesso dal vento o dal sole.

Ciò significa che le pietre nelle vasche fredde diventano molto fredde, mentre diventano molto calde nelle vasche calde; infatti fino a 600oC. Il calore può essere immagazzinato nelle pietre per molti giorni e il numero di set di serbatoi pieni di pietre può essere variato, a seconda della durata del tempo di conservazione richiesto.

Quando c'è di nuovo richiesta di elettricità, il processo si inverte, quindi le pietre nelle vasche calde diventano più fredde mentre diventano più calde nelle vasche fredde. Il sistema si basa su un materiale di stoccaggio poco costoso e su una tecnologia ben nota e matura per la carica e la scarica.
“Il basalto è un materiale economico e sostenibile che può immagazzinare grandi quantità di energia in piccoli spazi e che può sopportare innumerevoli cariche e scariche dell'impianto di stoccaggio. Stiamo ora sviluppando un prototipo per la tecnologia di accumulo per dimostrare la via da seguire per risolvere il problema dello stoccaggio dell'energia rinnovabile, una delle maggiori sfide per lo sviluppo dell'energia sostenibile in tutto il mondo", afferma Ole Alm, responsabile dello sviluppo presso il gruppo energetico Andel, anch'esso parte del progetto.

Il prototipo GridScale sarà il più grande impianto di stoccaggio del sistema elettrico danese e una sfida importante sarà quella di rendere disponibile la flessibilità di stoccaggio sui mercati dell'elettricità in modo da fornire il miglior valore possibile. Di conseguenza, anche questo farà parte del progetto.

L'ubicazione precisa dell'impianto di stoccaggio del prototipo deve ancora essere decisa. Tuttavia, sarà sicuramente nella parte orientale della Danimarca, nel sud o nell'ovest della Zelanda o su Lolland-Falster, dove la produzione di nuove grandi unità fotovoltaiche in particolare sta crescendo più velocemente di quanto il consumo possa tenere il passo.
Il nome completo del progetto di innovazione è “GridScale – Stoccaggio di elettricità su larga scala a costi contenuti” e avrà una durata di tre anni con un budget totale di 35 milioni di corone danesi (4,7 milioni di euro). Il progetto è stato finanziato con 21 milioni di DKK (2,8 milioni di EUR) dal Programma di dimostrazione e sviluppo delle tecnologie energetiche (EUDP).

Oltre alle società Stiesdal e Andel, il gruppo partner comprende l'Università di Aarhus (AU), l'Università tecnica della Danimarca (DTU), Welcon, BWSC (Burmeister Wain Scandinavian Contractor), Energi Danmark e Energy Cluster Denmark.

I partner forniranno un'analisi del sistema energetico e l'ottimizzazione del design per un impianto di stoccaggio della pietra, oltre a ottimizzare i concetti tecnici e far maturare la tecnologia GridScale in una soluzione scalabile pronta per il mercato.

Ad esempio, il modello di sistema energetico europeo sviluppato da AU sarà combinato con il modello per l'ottimizzazione delle turbine sviluppato da DTU per ottenere informazioni sul ruolo potenziale dell'impianto di stoccaggio della pietra in un contesto europeo e per ottimizzare la progettazione:

“Il passaggio alle energie rinnovabili cambia il modo in cui funziona il sistema energetico, semplicemente perché l'energia eolica e solare non sono necessariamente prodotte quando ne abbiamo bisogno. Pertanto, dobbiamo scoprire come il design tecnico può essere adattato al meglio al sistema energetico e in quali paesi e quando nella transizione verde la tecnologia ha il maggior valore. Cercheremo di identificare la combinazione di tecnologie energetiche che fornirà il massimo valore per la soluzione di stoccaggio. Penso che la tecnologia di stoccaggio della pietra abbia un enorme potenziale in molti luoghi del mondo e potrebbe essere di grande vantaggio nella transizione verde", afferma il Professore Associato Gorm Bruun Andresen del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e di Produzione dell'Università di Aarhus.