Accumulo di energia - Energy storage

La diga di Llyn Stwlan del programma di stoccaggio pompato di Ffestiniog in Galles. La centrale elettrica inferiore ha quattro turbine idrauliche che possono generare un totale di 360 MW di elettricità per diverse ore, un esempio di accumulo e conversione di energia artificiale.

L'accumulo di energia è la cattura dell'energia prodotta in una volta per essere utilizzata in un secondo momento per ridurre gli squilibri tra la domanda di energia e la produzione di energia. Un dispositivo che immagazzina energia è generalmente chiamato accumulatore o batteria . L'energia si presenta in molteplici forme tra cui radiazione, chimica , potenziale gravitazionale , potenziale elettrico, elettricità, temperatura elevata, calore latente e cinetica . L'accumulo di energia implica la conversione di energia da forme difficili da immagazzinare in forme più convenienti o economicamente immagazzinabili.

Alcune tecnologie forniscono uno stoccaggio di energia a breve termine, mentre altre possono durare molto più a lungo. L'accumulo di energia alla rinfusa è attualmente dominato da dighe idroelettriche, sia convenzionali che di pompaggio. L'accumulo di energia nella rete è un insieme di metodi utilizzati per l'accumulo di energia su larga scala all'interno di una rete elettrica.

Esempi comuni di accumulo di energia sono la batteria ricaricabile , che immagazzina energia chimica facilmente convertibile in elettricità per far funzionare un telefono cellulare; la diga idroelettrica , che immagazzina energia in un serbatoio come energia potenziale gravitazionale ; e serbatoi di stoccaggio del ghiaccio , che immagazzinano il ghiaccio congelato con energia più economica durante la notte per soddisfare la domanda di raffreddamento diurna di punta. I combustibili fossili come il carbone e la benzina immagazzinano l'antica energia derivata dalla luce solare da organismi che in seguito sono morti, sono stati sepolti e nel tempo sono stati poi convertiti in questi combustibili. Il cibo (che viene prodotto con lo stesso processo dei combustibili fossili) è una forma di energia immagazzinata in forma chimica .

Storia

Nella rete del XX secolo, l'energia elettrica era in gran parte generata dalla combustione di combustibili fossili. Quando era richiesta meno energia, veniva bruciato meno carburante. L'energia idroelettrica , un metodo di accumulo di energia meccanica, è l'accumulo di energia meccanica più ampiamente adottato ed è in uso da secoli. Le grandi dighe idroelettriche sono state siti di stoccaggio dell'energia per più di cento anni. Le preoccupazioni per l'inquinamento atmosferico, le importazioni di energia e il riscaldamento globale hanno generato la crescita di energie rinnovabili come l'energia solare ed eolica. L'energia eolica è incontrollata e può essere generata in un momento in cui non è necessaria energia aggiuntiva. L'energia solare varia con la copertura nuvolosa e nella migliore delle ipotesi è disponibile solo durante le ore diurne, mentre la domanda spesso raggiunge un picco dopo il tramonto ( vedi curva d'anatra ). L'interesse nell'immagazzinare energia da queste fonti intermittenti cresce man mano che l' industria delle energie rinnovabili inizia a generare una frazione maggiore del consumo energetico complessivo.

L' uso dell'elettricità fuori rete era un mercato di nicchia nel XX secolo, ma nel XXI secolo si è ampliato. I dispositivi portatili sono in uso in tutto il mondo. I pannelli solari sono ormai comuni negli ambienti rurali di tutto il mondo. L'accesso all'elettricità è ormai una questione di sostenibilità economica e finanziaria, e non solo di aspetti tecnici. I veicoli elettrici stanno gradualmente sostituendo i veicoli con motore a combustione. Tuttavia, l'alimentazione del trasporto a lunga distanza senza bruciare carburante rimane in fase di sviluppo.

metodi

Confronto di varie tecnologie di accumulo di energia

Contorno

Il seguente elenco include una varietà di tipi di accumulo di energia:

Meccanico

L'energia può essere immagazzinata nell'acqua pompata ad un'altitudine più elevata utilizzando metodi di stoccaggio pompati o spostando la materia solida in posizioni più elevate ( batterie a gravità ). Altri metodi meccanici commerciali includono la compressione dell'aria e dei volani che convertono l'energia elettrica in energia interna o energia cinetica e poi di nuovo quando la domanda elettrica raggiunge i picchi.

Energia idroelettrica

Le dighe idroelettriche con serbatoi possono essere gestite per fornire elettricità nei momenti di picco della domanda. L'acqua viene immagazzinata nel serbatoio durante i periodi di bassa domanda e rilasciata quando la domanda è alta. L'effetto netto è simile allo stoccaggio con pompaggio, ma senza la perdita di pompaggio.

Mentre una diga idroelettrica non immagazzina direttamente energia da altre unità di generazione, si comporta in modo equivalente abbassando la produzione nei periodi di elettricità in eccesso da altre fonti. In questa modalità, le dighe sono una delle forme più efficienti di accumulo di energia, perché cambia solo il momento della sua generazione. Le turbine idroelettriche hanno un tempo di avviamento dell'ordine di pochi minuti.

Pompa idraulica

Il Sir Adam Beck Generating Complex a Niagara Falls, Canada , che include un grande serbatoio idroelettrico di pompaggio per fornire 174 MW extra di elettricità durante i periodi di picco della domanda.

In tutto il mondo, l' energia idroelettrica con pompaggio (PSH) è la forma di stoccaggio di energia attiva di rete con la più grande capacità disponibile e, a partire da marzo 2012, l' Electric Power Research Institute (EPRI) riporta che la PSH rappresenta oltre il 99% della capacità di stoccaggio alla rinfusa in tutto il mondo, rappresentando circa 127.000 MW . L' efficienza energetica del PSH varia in pratica tra il 70% e l'80%, con attestazioni fino all'87%.

In periodi di bassa domanda elettrica, la capacità di generazione in eccesso viene utilizzata per pompare l'acqua da una fonte inferiore a un serbatoio più alto. Quando la domanda aumenta, l'acqua viene rilasciata nuovamente in un serbatoio inferiore (o corso d'acqua o corpo idrico) attraverso una turbina , generando elettricità. I gruppi turbina-generatore reversibili fungono sia da pompa che da turbina (di solito una turbina Francis ). Quasi tutte le strutture utilizzano il dislivello tra due corpi idrici. Gli impianti di pompaggio puro spostano l'acqua tra i serbatoi, mentre l'approccio "pump-back" è una combinazione di stoccaggio pompato e impianti idroelettrici convenzionali che utilizzano il flusso naturale.

Aria compressa

Una locomotiva di aria compressa utilizzata all'interno di una miniera tra il 1928 e il 1961.

L'accumulo di energia ad aria compressa (CAES) utilizza l'energia in eccesso per comprimere l'aria per la successiva generazione di elettricità. I sistemi su piccola scala sono stati a lungo utilizzati in applicazioni come la propulsione delle locomotive da miniera. L'aria compressa viene immagazzinata in un serbatoio sotterraneo , come una cupola di sale .

Gli impianti di accumulo di energia ad aria compressa (CAES) possono colmare il divario tra la volatilità della produzione e il carico. Lo stoccaggio CAES risponde alle esigenze energetiche dei consumatori fornendo energia prontamente disponibile per soddisfare la domanda. Le fonti di energia rinnovabile come l'energia eolica e solare variano. Quindi, a volte quando forniscono poca energia, devono essere integrati con altre forme di energia per soddisfare la domanda energetica. Gli impianti di accumulo di energia ad aria compressa possono assorbire l'energia in eccesso prodotta da fonti di energia rinnovabile durante i periodi di sovrapproduzione di energia. Questa energia immagazzinata può essere utilizzata in un secondo momento quando la domanda di elettricità aumenta o la disponibilità delle risorse energetiche diminuisce.

Compressione di aria crea calore; l'aria è più calda dopo la compressione. L'espansione richiede calore. Se non viene aggiunto ulteriore calore, l'aria sarà molto più fredda dopo l'espansione. Se il calore generato durante la compressione può essere immagazzinato e utilizzato durante l'espansione, l'efficienza migliora notevolmente. Un sistema CAES può affrontare il caldo in tre modi. Lo stoccaggio dell'aria può essere adiabatico , diabatico o isotermico . Un altro approccio utilizza l'aria compressa per alimentare i veicoli.

Volano

I componenti principali di un tipico volano.

Un volano del sistema di recupero dell'energia cinetica Flybrid . Costruito per l'utilizzo su vetture da corsa di Formula 1 , è impiegato per recuperare e riutilizzare l'energia cinetica catturata durante la frenata.

L'accumulo di energia del volano (FES) funziona accelerando un rotore (un volano ) a una velocità molto elevata, trattenendo l'energia come energia di rotazione . Quando si aggiunge energia, la velocità di rotazione del volano aumenta e quando l'energia viene estratta, la velocità diminuisce, a causa della conservazione dell'energia .

La maggior parte dei sistemi FES utilizza l'elettricità per accelerare e decelerare il volano, ma sono allo studio dispositivi che utilizzano direttamente l'energia meccanica.

I sistemi FES hanno rotori realizzati con compositi in fibra di carbonio ad alta resistenza , sospesi da cuscinetti magnetici e che girano a velocità da 20.000 a oltre 50.000 giri al minuto (rpm) in un involucro sottovuoto. Tali volani possono raggiungere la velocità massima ("carica") in pochi minuti. Il sistema del volano è collegato ad una combinazione motore elettrico / generatore .

I sistemi FES hanno una durata relativamente lunga (decenni con poca o nessuna manutenzione; la durata dell'intero ciclo indicata per i volani varia da oltre 10 ⁵ , fino a 10 ⁷ , cicli di utilizzo), un'elevata energia specifica (100-130 W·h /kg, o 360–500 kJ/kg) e densità di potenza .

Gravitazionale massa solida

La modifica dell'altitudine delle masse solide può immagazzinare o rilasciare energia tramite un sistema di elevazione azionato da un motore/generatore elettrico. Gli studi suggeriscono che l'energia può iniziare a essere rilasciata con un preavviso di appena 1 secondo, rendendo il metodo un'utile alimentazione supplementare in una rete elettrica per bilanciare i picchi di carico.

L'efficienza può raggiungere l'85% di recupero dell'energia immagazzinata.

Ciò può essere ottenuto apponendo masse all'interno vecchi pozzi minerari verticale o in torri appositamente costruiti dove i pesi sono argano fino a immagazzinare energia e permesso una discesa controllata per rilasciarlo. Al 2020 è in costruzione un prototipo di negozio verticale a Edimburgo, in Scozia

Il potenziale accumulo di energia o accumulo di energia per gravità era in fase di sviluppo attivo nel 2013 in associazione con il California Independent System Operator . Ha esaminato il movimento dei vagoni ferroviari a tramoggia pieni di terra guidati da locomotive elettriche da quote più basse a quelle più alte.

Altri metodi proposti includono: -

• utilizzando rotaie e gru per spostare su e giù pesi di cemento;
• utilizzando piattaforme di palloni ad energia solare ad alta quota che supportano argani per sollevare e abbassare le masse solide appese sotto di loro,
• utilizzando argani supportati da una chiatta oceanica per sfruttare un dislivello di 4 km (13.000 piedi) tra la superficie del mare e il fondo marino,

Torre di accumulo del teleriscaldamento di Theiss vicino a Krems an der Donau nella Bassa Austria con una capacità termica di 2 GWh

Termico

L'accumulo di energia termica (TES) è l'accumulo o la rimozione temporanea di calore.

Calore sensibile termico

L'accumulo di calore sensibile sfrutta il calore sensibile in un materiale per immagazzinare energia.

L'accumulo stagionale di energia termica (STES) consente di utilizzare il calore o il freddo mesi dopo che è stato raccolto da energia di scarto o da fonti naturali. Il materiale può essere immagazzinato in falde acquifere contenute, gruppi di pozzi in substrati geologici come sabbia o roccia cristallina, in pozzi rivestiti pieni di ghiaia e acqua o miniere piene d'acqua. I progetti di accumulo di energia termica stagionale (STES) hanno spesso un rimborso in quattro o sei anni. Un esempio è la Drake Landing Solar Community in Canada, per la quale il 97% del calore per tutto l'anno è fornito da collettori solari termici sui tetti dei garage, con un pozzo di energia termica (BTES) come tecnologia abilitante. Anche a Braedstrup, in Danimarca, il sistema di teleriscaldamento solare della comunità utilizza STES, a una temperatura di 65 °C (149 °F). Una pompa di calore , che funziona solo quando c'è un surplus di energia eolica disponibile sulla rete nazionale, viene utilizzata per aumentare la temperatura a 80 °C (176 °F) per la distribuzione. Quando l'energia eolica in eccesso non è disponibile, viene utilizzata una caldaia a gas. Il venti percento del calore di Braedstrup è solare.

Termico calore latente (LHTES)

I sistemi di accumulo di energia termica a calore latente funzionano trasferendo calore a o da un materiale per cambiarne la fase. Un cambiamento di fase è la fusione, la solidificazione, la vaporizzazione o la liquefazione. Tale materiale è chiamato materiale a cambiamento di fase (PCM). I materiali utilizzati negli LHTES hanno spesso un alto calore latente in modo che alla loro temperatura specifica, il cambiamento di fase assorbe una grande quantità di energia, molto più del calore sensibile.

Un accumulatore di vapore è un tipo di LHTES in cui il cambio di fase avviene tra liquido e gas e utilizza il calore latente di vaporizzazione dell'acqua. I sistemi di condizionamento dell'aria per lo stoccaggio del ghiaccio utilizzano l'elettricità nelle ore non di punta per immagazzinare il freddo congelando l'acqua in ghiaccio. Il freddo immagazzinato nel ghiaccio viene rilasciato durante il processo di fusione e può essere utilizzato per il raffreddamento nelle ore di punta.

Stoccaggio criogenico di energia termica

Vedi articolo principale Stoccaggio di energia criogenica

L'aria può essere liquefatta mediante raffreddamento utilizzando l'elettricità e immagazzinata come criogeno con le tecnologie esistenti. L'aria liquida può quindi essere espansa attraverso una turbina e l'energia recuperata come elettricità. Il sistema è stato dimostrato in un impianto pilota nel Regno Unito nel 2012. Nel 2019, Highview ha annunciato l'intenzione di costruire un impianto da 50 MW nel nord dell'Inghilterra e nel nord del Vermont, con l'impianto proposto in grado di immagazzinare da cinque a otto ore di energia, per un Capacità di accumulo 250-400 MWh.

Batteria di Carnot

Vedi articolo principale Batteria Carnot

L'energia elettrica può essere immagazzinata nell'accumulo di calore mediante riscaldamento resistivo o pompe di calore e il calore accumulato può essere riconvertito in elettricità tramite il ciclo Rankine o il ciclo Brayton . Questa tecnologia è stata studiata per adattare le centrali elettriche a carbone esistenti in sistemi di generazione senza combustibili fossili. Le caldaie a carbone sono sostituite da accumulatori di calore ad alta temperatura che vengono caricati dall'elettricità in eccesso proveniente da fonti energetiche rinnovabili variabili. Nel 2020, il Centro aerospaziale tedesco inizia a costruire il primo sistema di batterie Carnot al mondo su larga scala, con una capacità di accumulo di 1.000 MWh.

Elettrochimico

Batteria ricaricabile

Un banco di batterie ricaricabili utilizzato come gruppo di continuità in un data center

Una batteria ricaricabile comprende una o più celle elettrochimiche . È nota come "cella secondaria" perché le sue reazioni elettrochimiche sono elettricamente reversibili. Le batterie ricaricabili sono disponibili in molte forme e dimensioni, dalle celle a bottone ai sistemi a griglia da megawatt.

Le batterie ricaricabili hanno un costo totale di utilizzo e un impatto ambientale inferiori rispetto alle batterie non ricaricabili (usa e getta). Alcuni tipi di batterie ricaricabili sono disponibili con gli stessi fattori di forma delle batterie usa e getta. Le batterie ricaricabili hanno un costo iniziale più elevato ma possono essere ricaricate in modo molto economico e utilizzate molte volte.

Le caratteristiche chimiche comuni delle batterie ricaricabili includono:

• Batteria al piombo: le batterie al piombo detengono la più grande quota di mercato dei prodotti di accumulo elettrico. Una singola cella produce circa 2V quando è carica. Nello stato addebitato l'elettrodo metallico cavo negativo e il solfato di piombo elettrodo positivo sono immersi in una soluzione diluita di acido solforico (H ₂ SO ₄ ) elettrolita . Nel processo di scarica gli elettroni vengono spinti fuori dalla cella poiché si forma solfato di piombo sull'elettrodo negativo mentre l'elettrolita viene ridotto ad acqua.

• La tecnologia delle batterie al piombo è stata ampiamente sviluppata. La manutenzione richiede una manodopera minima e il suo costo è basso. La capacità di energia disponibile della batteria è soggetta a una scarica rapida con conseguente ridotta durata e bassa densità di energia.

• Batteria al nichel-cadmio (NiCd): utilizza ossido di nichel idrossido e cadmio metallico come elettrodi . Il cadmio è un elemento tossico ed è stato vietato per la maggior parte degli usi dall'Unione Europea nel 2004. Le batterie al nichel-cadmio sono state quasi completamente sostituite da batterie al nichel-metallo idruro (NiMH).
• Batteria all'idruro di nichel-metallo (NiMH): i primi tipi commerciali erano disponibili nel 1989. Ora sono un tipo comune di consumo e industriale. La batteria ha una lega che assorbe l'idrogeno per l' elettrodo negativo al posto del cadmio .
• Batteria agli ioni di litio : la scelta in molti dispositivi elettronici di consumo e ha uno dei migliori rapporti energia-massa e un'autoscarica molto lenta quando non viene utilizzata.
• Batteria ai polimeri di litio : queste batterie sono leggere e possono essere realizzate in qualsiasi forma desiderata.

Batteria di flusso

Una batteria a flusso funziona facendo passare una soluzione su una membrana in cui gli ioni vengono scambiati per caricare o scaricare la cella. La tensione della cella è determinata chimicamente dall'equazione di Nernst e varia, nelle applicazioni pratiche, da 1,0 V a 2,2 V. La capacità di stoccaggio dipende dal volume della soluzione. Una batteria di flusso è tecnicamente simile sia ad una cella a combustibile e una cella di accumulatore elettrochimico . Le applicazioni commerciali sono per l'archiviazione a mezzo ciclo lungo come l'alimentazione di rete di backup.

Supercondensatore

Uno di una flotta di capabus elettrici alimentati da supercondensatori, presso una stazione-fermata dell'autobus a ricarica rapida, in servizio durante l' Expo 2010 Shanghai in Cina . Le rotaie di ricarica possono essere viste sospese sull'autobus.

I supercondensatori , detti anche condensatori elettrici a doppio strato (EDLC) o ultracondensatori, sono una famiglia di condensatori elettrochimici che non hanno dielettrici solidi convenzionali . La capacità è determinata da due principi di memorizzazione, capacità a doppio strato e pseudocapacità .

I supercondensatori colmano il divario tra i condensatori convenzionali e le batterie ricaricabili . Immagazzinano la maggior parte dell'energia per unità di volume o massa ( densità di energia ) tra i condensatori. Essi supportano fino a 10.000 farad /1.2 Volt, fino a 10.000 volte quella di condensatori elettrolitici , ma consegnare o accettare meno della metà di quanto più potenza per unità di tempo ( densità di potenza ).

Mentre i supercondensatori hanno energia specifica e densità di energia che sono circa il 10% delle batterie, la loro densità di potenza è generalmente da 10 a 100 volte maggiore. Ciò si traduce in cicli di carica/scarica molto più brevi. Inoltre, tollerano molti più cicli di carica-scarica rispetto alle batterie.

I supercondensatori hanno molte applicazioni, tra cui:

• Bassa corrente di alimentazione per il backup della memoria nella memoria statica ad accesso casuale (SRAM)
• Alimentazione per automobili, autobus, treni, gru e ascensori, compreso il recupero di energia dalla frenata, l'accumulo di energia a breve termine e l'erogazione di energia in modalità burst

Chimico

Alimentazione a gas

La nuova tecnologia aiuta a ridurre i gas serra ei costi operativi in ​​due impianti peaker esistenti a Norwalk e Rancho Cucamonga . Il sistema di accumulo a batterie da 10 megawatt, abbinato alla turbina a gas, consente all'impianto peaker di rispondere più rapidamente alle mutevoli esigenze energetiche, aumentando così l'affidabilità della rete elettrica.

L'energia in gas è la conversione dell'elettricità in un combustibile gassoso come l' idrogeno o il metano . I tre metodi commerciali utilizzano l'elettricità per ridurre l' acqua in idrogeno e ossigeno mediante elettrolisi .

Nel primo metodo, l'idrogeno viene iniettato nella rete del gas naturale o utilizzato per il trasporto. Il secondo metodo consiste nel combinare l'idrogeno con l' anidride carbonica per produrre metano utilizzando una reazione di metanazione come la reazione di Sabatier , o metanazione biologica, con conseguente perdita di conversione dell'energia aggiuntiva dell'8%. Il metano può quindi essere immesso nella rete del gas naturale. Il terzo metodo utilizza il gas di uscita di un generatore di gas a legna o di un impianto di biogas , dopo che il potenziatore del biogas è stato miscelato con l'idrogeno dall'elettrolizzatore, per migliorare la qualità del biogas.

Idrogeno

L'elemento idrogeno può essere una forma di energia immagazzinata. L'idrogeno può produrre elettricità tramite una cella a combustibile a idrogeno .

A penetrazioni inferiori al 20% della domanda di rete, le rinnovabili non cambiano gravemente l'economia; ma oltre il 20% circa della domanda totale, lo storage esterno diventa importante. Se queste fonti vengono utilizzate per produrre idrogeno ionico, possono essere espanse liberamente. Un programma pilota di 5 anni basato sulla comunità che utilizza turbine eoliche e generatori di idrogeno è iniziato nel 2007 nella remota comunità di Ramea, Terranova e Labrador . Un progetto simile è iniziato nel 2004 su Utsira , una piccola isola norvegese.

Le perdite di energia coinvolte nel ciclo di stoccaggio dell'idrogeno derivano dall'elettrolisi dell'acqua , dalla liquefazione o compressione dell'idrogeno e dalla conversione in elettricità.

Per produrre un chilogrammo di idrogeno sono necessari circa 50 kW·h (180 MJ) di energia solare, quindi il costo dell'elettricità è cruciale. A $ 0,03/kWh, una tariffa comune per le linee ad alta tensione non di punta negli Stati Uniti , l'idrogeno costa $ 1,50 per chilogrammo per l'elettricità, equivalente a $ 1,50/gallone per la benzina . Altri costi includono l' impianto di elettrolisi , compressori di idrogeno o liquefazione , stoccaggio e trasporto .

L'idrogeno può anche essere prodotto dall'alluminio e dall'acqua rimuovendo la barriera naturale di ossido di alluminio dell'alluminio e introducendola nell'acqua. Questo metodo è vantaggioso perché le lattine di alluminio riciclato possono essere utilizzate per generare idrogeno, tuttavia i sistemi per sfruttare questa opzione non sono stati sviluppati commercialmente e sono molto più complessi dei sistemi di elettrolisi. I metodi comuni per rimuovere lo strato di ossido includono catalizzatori caustici come idrossido di sodio e leghe con gallio , mercurio e altri metalli.

Lo stoccaggio sotterraneo dell'idrogeno è la pratica dello stoccaggio dell'idrogeno in caverne , cupole di sale e giacimenti di petrolio e gas esauriti. Grandi quantità di idrogeno gassoso sono state immagazzinate nelle caverne dalle Imperial Chemical Industries per molti anni senza alcuna difficoltà. Il progetto europeo Hyunder ha indicato nel 2013 che lo stoccaggio di energia eolica e solare utilizzando l'idrogeno sotterraneo richiederebbe 85 caverne.

Powerpaste è un gel fluido a base di magnesio e idrogeno che rilascia idrogeno quando reagisce con l' acqua . È stato inventato , brevettato e viene sviluppato dal Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials ( IFAM ) della Fraunhofer-Gesellschaft . Powerpaste è prodotto combinando polvere di magnesio con idrogeno per formare idruro di magnesio in un processo condotto a 350 °C e da cinque a sei volte la pressione atmosferica . Vengono quindi aggiunti un estere e un sale metallico per realizzare il prodotto finito. Fraunhofer afferma che stanno costruendo un impianto di produzione che dovrebbe iniziare la produzione nel 2021, che produrrà 4 tonnellate di Powerpaste all'anno. Fraunhofer ha brevettato la loro invenzione negli Stati Uniti e nell'UE . Fraunhofer afferma che Powerpaste è in grado di immagazzinare energia a idrogeno a 10 volte la densità di energia di una batteria al litio di dimensioni simili ed è sicuro e conveniente per le situazioni automobilistiche.

Metano

Il metano è l'idrocarburo più semplice con la formula molecolare CH ₄ . Il metano viene immagazzinato e trasportato più facilmente dell'idrogeno. Le infrastrutture di stoccaggio e combustione (oleodotti, gasometri , centrali elettriche) sono mature.

Il gas naturale sintetico ( syngas o SNG) può essere creato in un processo a più fasi, partendo da idrogeno e ossigeno. L'idrogeno viene poi fatto reagire con l' anidride carbonica in un processo Sabatier , producendo metano e acqua. Il metano può essere immagazzinato e successivamente utilizzato per produrre elettricità. L'acqua risultante viene riciclata, riducendo la necessità di acqua. Nella fase di elettrolisi, l'ossigeno viene immagazzinato per la combustione del metano in un ambiente di ossigeno puro in una centrale elettrica adiacente, eliminando gli ossidi di azoto .

La combustione del metano produce anidride carbonica (CO ₂ ) e acqua. L'anidride carbonica può essere riciclata per potenziare il processo Sabatier e l'acqua può essere riciclata per un'ulteriore elettrolisi. La produzione, lo stoccaggio e la combustione del metano riciclano i prodotti di reazione.

La CO ₂ ha un valore economico come componente di un vettore di stoccaggio dell'energia, non un costo come nella cattura e nello stoccaggio del carbonio .

Potere al liquido

L'energia a liquido è simile all'energia a gas, tranne per il fatto che l'idrogeno viene convertito in liquidi come metanolo o ammoniaca . Questi sono più facili da maneggiare rispetto ai gas e richiedono meno precauzioni di sicurezza rispetto all'idrogeno. Possono essere utilizzati per il trasporto , compresi gli aerei , ma anche per scopi industriali o nel settore energetico.

Biocarburanti

Vari biocarburanti come il biodiesel , l'olio vegetale , i combustibili alcolici o la biomassa possono sostituire i combustibili fossili . Vari processi chimici possono convertire il carbonio e l'idrogeno in carbone, gas naturale, biomassa vegetale e animale e rifiuti organici in brevi idrocarburi adatti come sostituti dei combustibili idrocarburici esistenti. Esempi sono il diesel Fischer-Tropsch , il metanolo , l' etere dimetilico e il gas di sintesi . Questa fonte di diesel è stata ampiamente utilizzata durante la seconda guerra mondiale in Germania, che ha dovuto affrontare un accesso limitato alle forniture di petrolio greggio. Il Sudafrica produce la maggior parte del diesel del paese dal carbone per ragioni simili. Un prezzo del petrolio a lungo termine superiore a 35 dollari al barile può rendere economici tali combustibili liquidi sintetici su larga scala.

Alluminio

L'alluminio è stato proposto come riserva di energia da un certo numero di ricercatori. Il suo equivalente elettrochimico (8,04 Ah/cm3) è quasi quattro volte maggiore di quello del litio (2,06 Ah/cm3). L'energia può essere estratta dall'alluminio facendolo reagire con l'acqua per generare idrogeno . Tuttavia, deve prima essere spogliato del suo strato di ossido naturale , un processo che richiede polverizzazione, reazioni chimiche con sostanze caustiche o leghe. Il sottoprodotto della reazione per creare idrogeno è l'ossido di alluminio , che può essere riciclato in alluminio con il processo di Hall-Héroult , rendendo la reazione teoricamente rinnovabile. Se il processo Hall-Heroult viene eseguito utilizzando l'energia solare o eolica, l'alluminio potrebbe essere utilizzato per immagazzinare l'energia prodotta con un'efficienza maggiore rispetto all'elettrolisi solare diretta.

Boro, silicio e zinco

Boro , silicio e zinco sono stati proposti come soluzioni per l'accumulo di energia.

Altri prodotti chimici

Il composto organico norbornadiene si  converte in quadriciclano all'esposizione alla luce, immagazzinando l'energia solare come energia dei legami chimici. In Svezia è stato sviluppato un sistema funzionante come sistema solare termico molecolare.

Metodi elettrici

Condensatore

Questo condensatore a film di mylar riempito d'olio ha un'induttanza molto bassa e una bassa resistenza, per fornire le scariche ad alta potenza (70 megawatt) e ad altissima velocità (1,2 microsecondi) necessarie per far funzionare un laser a colorante .

Un condensatore (originariamente noto come "condensatore") è un componente elettrico passivo a due terminali utilizzato per immagazzinare energia elettrostaticamente . I condensatori pratici variano ampiamente, ma tutti contengono almeno due conduttori elettrici (piastre) separati da un dielettrico (cioè un isolante ). Un condensatore può immagazzinare energia elettrica quando è scollegato dal suo circuito di carica, quindi può essere utilizzato come una batteria temporanea , o come altri tipi di sistema di accumulo di energia ricaricabile . I condensatori sono comunemente usati nei dispositivi elettronici per mantenere l'alimentazione mentre le batterie cambiano. (Ciò previene la perdita di informazioni nella memoria volatile.) I condensatori convenzionali forniscono meno di 360 joule per chilogrammo, mentre una batteria alcalina convenzionale ha una densità di 590 kJ/kg.

I condensatori immagazzinano energia in un campo elettrostatico tra le loro piastre. Data una differenza di potenziale tra i conduttori (ad esempio, quando un condensatore è collegato a una batteria), si sviluppa un campo elettrico attraverso il dielettrico, causando l'accumulo di carica positiva (+Q) su una piastra e la carica negativa (-Q) su l'altro piatto. Se una batteria è collegata a un condensatore per un periodo di tempo sufficiente, nessuna corrente può fluire attraverso il condensatore. Tuttavia, se viene applicata una tensione accelerata o alternata ai conduttori del condensatore, può fluire una corrente di spostamento . Oltre alle piastre del condensatore, la carica può anche essere immagazzinata in uno strato dielettrico.

La capacità è maggiore data una separazione più stretta tra i conduttori e quando i conduttori hanno una superficie maggiore. In pratica, il dielettrico tra le piastre emette una piccola quantità di corrente di dispersione e ha un limite di intensità del campo elettrico, noto come tensione di rottura . Tuttavia, l'effetto del recupero di un dielettrico dopo un guasto ad alta tensione è promettente per una nuova generazione di condensatori autoriparanti. I conduttori ed i conduttori introducono induttanze e resistenze indesiderate .

La ricerca sta valutando gli effetti quantistici dei condensatori su scala nanometrica per le batterie quantistiche digitali.

Magneti superconduttori

I sistemi di accumulo di energia magnetica superconduttiva (SMES) immagazzinano energia in un campo magnetico creato dal flusso di corrente continua in una bobina superconduttiva che è stata raffreddata a una temperatura inferiore alla sua temperatura critica superconduttiva . Un tipico sistema SMES include una bobina superconduttiva , un sistema di condizionamento dell'energia e un frigorifero. Una volta che la bobina superconduttiva è carica, la corrente non decade e l'energia magnetica può essere immagazzinata indefinitamente.

L'energia accumulata può essere ceduta alla rete scaricando la bobina. L'inverter/raddrizzatore associato rappresenta circa il 2-3% di perdita di energia in ciascuna direzione. Le PMI perdono la minor quantità di elettricità nel processo di stoccaggio dell'energia rispetto ad altri metodi di stoccaggio dell'energia. I sistemi PMI offrono un'efficienza di andata e ritorno superiore al 95%.

A causa del fabbisogno energetico della refrigerazione e del costo del filo superconduttore , SMES viene utilizzato per lo stoccaggio di breve durata, ad esempio per migliorare la qualità dell'energia . Ha anche applicazioni nel bilanciamento della rete.

Applicazioni

mulini

L'applicazione classica prima della rivoluzione industriale era il controllo dei corsi d'acqua per azionare mulini ad acqua per la lavorazione del grano o per alimentare macchinari. Sono stati costruiti complessi sistemi di serbatoi e dighe per immagazzinare e rilasciare l'acqua (e l' energia potenziale in essa contenuta) quando richiesto.

Le case

Si prevede che l'accumulo di energia domestico diventi sempre più comune data la crescente importanza della generazione distribuita di energie rinnovabili (in particolare il fotovoltaico) e l'importante quota del consumo energetico negli edifici. Per superare un'autosufficienza del 40% in una famiglia dotata di fotovoltaico, è necessario l'accumulo di energia. Diversi produttori producono sistemi di batterie ricaricabili per immagazzinare energia, generalmente per trattenere l'energia in eccesso dalla generazione solare o eolica domestica. Oggi, per l'accumulo di energia domestico, le batterie agli ioni di litio sono preferibili a quelle al piombo dato il loro costo simile ma prestazioni molto migliori.

Tesla Motors produce due modelli di Tesla Powerwall . Una è una versione con ciclo settimanale da 10 kWh per applicazioni di backup e l'altra è una versione da 7 kWh per applicazioni con ciclo giornaliero. Nel 2016, una versione limitata del Tesla Powerpack 2 costava $ 398 (US)/kWh per immagazzinare elettricità del valore di 12,5 cent/kWh (prezzo medio della rete negli Stati Uniti) rendendo dubbio un ritorno positivo sull'investimento a meno che i prezzi dell'elettricità non fossero superiori a 30 cent/kWh.

RoseWater Energy produce due modelli di "Energy & Storage System", l'HUB 120 e l'SB20. Entrambe le versioni forniscono 28,8 kWh di potenza, consentendo di gestire case più grandi o locali commerciali leggeri e proteggendo le installazioni personalizzate. Il sistema fornisce cinque elementi chiave in un unico sistema, tra cui la fornitura di un'onda sinusoidale pulita a 60 Hz, tempo di trasferimento zero, protezione da sovratensioni di livello industriale, rivendita della rete di energia rinnovabile (opzionale) e batteria di riserva.

Enphase Energy ha annunciato un sistema integrato che consente agli utenti domestici di immagazzinare, monitorare e gestire l'elettricità. Il sistema immagazzina 1.2 kWh di energia e 275W/500W di potenza in uscita.

L'immagazzinamento di energia eolica o solare utilizzando l'accumulo di energia termica, sebbene meno flessibile, è notevolmente più economico delle batterie. Un semplice scaldabagno elettrico da 52 galloni può immagazzinare circa 12 kWh di energia per integrare l'acqua calda o il riscaldamento degli ambienti.

Per scopi puramente finanziari nelle aree in cui è disponibile lo scambio sul posto , l'elettricità prodotta in casa può essere venduta alla rete tramite un inverter di collegamento alla rete senza l'uso di batterie per lo stoccaggio.

Rete elettrica e centrali elettriche

Energia rinnovabile

Costruzione dei serbatoi di sale che forniscono un efficiente accumulo di energia termica in modo che l'elettricità possa essere generata dopo il tramonto del sole e la produzione possa essere programmata per soddisfare la domanda. La stazione di generazione Solana da 280 MW è progettata per fornire sei ore di stoccaggio. Ciò consente all'impianto di generare circa il 38% della sua capacità nominale nel corso di un anno.

La centrale solare Andasol da 150 MW in Spagna è una centrale solare termica parabolica che immagazzina energia in serbatoi di sale fuso in modo che possa continuare a generare elettricità quando il sole non splende.

La più grande fonte e la più grande riserva di energia rinnovabile è fornita dalle dighe idroelettriche. Un grande serbatoio dietro una diga può immagazzinare abbastanza acqua per fare la media del flusso annuale di un fiume tra le stagioni secche e umide. Un serbatoio molto grande può immagazzinare abbastanza acqua per fare la media del flusso di un fiume tra gli anni secchi e quelli umidi. Mentre una diga idroelettrica non immagazzina direttamente energia da fonti intermittenti, bilancia la rete abbassando la sua produzione e trattenendo la sua acqua quando l'energia è generata da energia solare o eolica. Se la generazione eolica o solare supera la capacità idroelettrica della regione, è necessaria una fonte di energia aggiuntiva.

Molte fonti di energia rinnovabile (in particolare solare ed eolica) producono energia variabile . I sistemi di stoccaggio possono livellare gli squilibri tra domanda e offerta che ciò provoca. L'elettricità deve essere utilizzata così come viene generata o convertita immediatamente in forme immagazzinabili.

Il metodo principale di stoccaggio della rete elettrica è l' energia idroelettrica di pompaggio . Aree del mondo come Norvegia, Galles, Giappone e Stati Uniti hanno utilizzato caratteristiche geografiche elevate per i serbatoi , utilizzando pompe elettriche per riempirli. Quando necessario, l'acqua passa attraverso i generatori e converte il potenziale gravitazionale dell'acqua che cade in elettricità. Lo stoccaggio di pompaggio in Norvegia, che ottiene quasi tutta la sua elettricità dall'energia idroelettrica, ha attualmente una capacità di 1,4 GW, ma poiché la capacità totale installata è di quasi 32 GW e il 75% di questa è regolabile, può essere ampliato in modo significativo.

Alcune forme di accumulo che producono elettricità includono dighe idroelettriche di pompaggio , batterie ricaricabili , accumulo termico inclusi sali fusi che possono immagazzinare e rilasciare in modo efficiente quantità molto grandi di energia termica e accumulo di energia ad aria compressa , volani , sistemi criogenici e bobine magnetiche superconduttrici .

L'energia eccedente può anche essere convertita in metano ( processo sabatier ) con stoccaggio nella rete del gas naturale.

Nel 2011, la Bonneville Power Administration negli Stati Uniti nordoccidentali ha creato un programma sperimentale per assorbire l'energia eolica e idroelettrica in eccesso generata di notte o durante i periodi di tempesta accompagnati da forti venti. Sotto il controllo centrale, gli elettrodomestici assorbono l'energia in eccesso riscaldando i mattoni di ceramica in speciali stufette per ambienti a centinaia di gradi e aumentando la temperatura dei serbatoi di scaldacqua modificati . Dopo la ricarica, gli elettrodomestici forniscono il riscaldamento domestico e l'acqua calda secondo necessità. Il sistema sperimentale è stato creato a seguito di una forte tempesta del 2010 che ha prodotto un'eccessiva produzione di energia rinnovabile al punto che tutte le fonti di energia convenzionali sono state spente o, nel caso di una centrale nucleare, ridotta al livello più basso possibile di funzionamento, lasciando un grande zona alimentata quasi interamente da energie rinnovabili.

Un altro metodo avanzato utilizzato nell'ex progetto Solar Two negli Stati Uniti e nella Solar Tres Power Tower in Spagna utilizza il sale fuso per immagazzinare l'energia termica catturata dal sole e quindi convertirla e inviarla come energia elettrica. Il sistema pompa il sale fuso attraverso una torre o altri condotti speciali per essere riscaldato dal sole. I serbatoi coibentati immagazzinano la soluzione. L'elettricità viene prodotta trasformando l'acqua in vapore che viene alimentato alle turbine .

Dall'inizio del 21° secolo le batterie sono state applicate alle capacità di livellamento del carico e regolazione della frequenza delle bilance .

Nello stoccaggio da veicolo a rete , i veicoli elettrici che sono collegati alla rete energetica possono fornire energia elettrica immagazzinata dalle loro batterie alla rete quando necessario.

Aria condizionata

L'accumulo di energia termica (TES) può essere utilizzato per il condizionamento dell'aria . È più ampiamente utilizzato per il raffreddamento di singoli edifici di grandi dimensioni e/o gruppi di edifici più piccoli. I sistemi di condizionamento dell'aria commerciali sono i maggiori responsabili dei picchi di carico elettrico. Nel 2009 l'accumulo termico è stato utilizzato in oltre 3.300 edifici in oltre 35 paesi. Funziona raffreddando il materiale durante la notte e utilizzando il materiale refrigerato per il raffreddamento durante i periodi diurni più caldi.

La tecnica più popolare è lo stoccaggio del ghiaccio , che richiede meno spazio dell'acqua ed è più economico delle celle a combustibile o dei volani. In questa applicazione, un refrigeratore standard funziona di notte per produrre una pila di ghiaccio. L'acqua circola attraverso la pila durante il giorno per raffreddare l'acqua che normalmente sarebbe la produzione diurna del refrigeratore.

Un sistema di stoccaggio parziale riduce al minimo l'investimento di capitale facendo funzionare i refrigeratori quasi 24 ore al giorno. Di notte producono ghiaccio per la conservazione e durante il giorno raffreddano l'acqua. L'acqua che circola attraverso il ghiaccio che si scioglie aumenta la produzione di acqua refrigerata. Un tale sistema produce ghiaccio per 16-18 ore al giorno e scioglie il ghiaccio per sei ore al giorno. Le spese in conto capitale sono ridotte perché i refrigeratori possono essere solo il 40% - 50% delle dimensioni necessarie per un design convenzionale e senza stoccaggio. Lo stoccaggio sufficiente per immagazzinare il calore disponibile di mezza giornata è generalmente adeguato.

Un sistema di stoccaggio completo spegne i refrigeratori durante le ore di picco di carico. I costi di capitale sono più elevati, poiché un tale sistema richiede refrigeratori più grandi e un sistema di stoccaggio del ghiaccio più grande.

Questo ghiaccio viene prodotto quando le tariffe delle utenze elettriche sono inferiori. I sistemi di raffreddamento non di punta possono ridurre i costi energetici. L'US Green Building Council ha sviluppato il programma Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) per incoraggiare la progettazione di edifici a ridotto impatto ambientale. Il raffreddamento non di punta può aiutare verso la certificazione LEED.

L'accumulo termico per il riscaldamento è meno comune che per il raffreddamento. Un esempio di accumulo termico è l'immagazzinamento del calore solare da utilizzare per il riscaldamento notturno.

Il calore latente può anche essere immagazzinato in materiali tecnici a cambiamento di fase (PCM). Questi possono essere incapsulati in pannelli da parete e soffitto, a temperature ambiente moderate.

Trasporto

Gli idrocarburi liquidi sono le forme più comunemente utilizzate di stoccaggio dell'energia per l'uso nei trasporti , seguite da un crescente utilizzo di veicoli elettrici a batteria e veicoli elettrici ibridi . Altri vettori energetici come l' idrogeno possono essere utilizzati per evitare la produzione di gas serra.

I sistemi di trasporto pubblico come tram e filobus richiedono elettricità, ma a causa della loro variabilità nei movimenti, una fornitura costante di elettricità tramite energia rinnovabile è impegnativa. Gli impianti fotovoltaici installati sui tetti degli edifici possono essere utilizzati per alimentare i sistemi di trasporto pubblico nei periodi in cui vi è un aumento della domanda di energia elettrica e l'accesso ad altre forme di energia non sono facilmente disponibili. Le prossime transizioni nel sistema dei trasporti includono anche, ad esempio, traghetti e aeroplani, dove l'alimentazione elettrica è studiata come un'alternativa interessante.

Elettronica

I condensatori sono ampiamente utilizzati nei circuiti elettronici per bloccare la corrente continua consentendo il passaggio della corrente alternata . Nelle reti di filtri analogici , attenuano l'uscita degli alimentatori . Nei circuiti risonanti sintonizzano le radio su frequenze particolari . Nei sistemi di trasmissione di energia elettrica stabilizzano la tensione e il flusso di potenza.

Casi d'uso

L' International Energy Storage Database (IESDB) del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti è un database ad accesso gratuito di progetti e politiche di accumulo di energia finanziato dall'Ufficio per l'elettricità del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti e dai Sandia National Labs .

Capacità

La capacità di accumulo è la quantità di energia estratta da un dispositivo o sistema di accumulo di energia; solitamente misurato in joule o kilowattora e loro multipli, può essere espresso in numero di ore di produzione di energia elettrica alla capacità di targa della centrale ; quando l'accumulo è di tipo primario (ad es. termico o acqua di pompaggio), la produzione viene fornita solo con il sistema di accumulo integrato nella centrale.

Economia

L'economia dello stoccaggio di energia dipende strettamente dal servizio di riserva richiesto e diversi fattori di incertezza influenzano la redditività dello stoccaggio di energia. Pertanto, non tutti i metodi di stoccaggio sono tecnicamente ed economicamente adatti per lo stoccaggio di diversi MWh e la dimensione ottimale dello stoccaggio di energia dipende dal mercato e dalla posizione.

Inoltre, gli ESS sono affetti da diversi rischi, ad esempio:

• Rischi tecnico-economici, che sono legati alla specifica tecnologia;
• Rischi di mercato, quali sono i fattori che incidono sul sistema di fornitura dell'energia elettrica;
• Regolamentazione e rischi di policy.

Pertanto, le tecniche tradizionali basate sul Discounted Cash Flow (DCF) deterministico per la valutazione dell'investimento non sono del tutto adeguate per valutare tali rischi e incertezze e la flessibilità dell'investitore nell'affrontarli. Pertanto, la letteratura raccomanda di valutare il valore dei rischi e delle incertezze attraverso la Real Option Analysis (ROA), che è un metodo prezioso in contesti incerti.

La valutazione economica delle applicazioni su larga scala (compresi lo stoccaggio idroelettrico di pompaggio e l'aria compressa) considera i vantaggi tra cui: prevenzione della riduzione , prevenzione della congestione della rete, arbitraggio dei prezzi e fornitura di energia senza emissioni di carbonio. In una valutazione tecnica del Carnegie Mellon Electricity Industry Center , gli obiettivi economici potrebbero essere raggiunti utilizzando le batterie se il loro costo di capitale fosse compreso tra $ 30 e $ 50 per chilowattora.

Una metrica dell'efficienza energetica dello stoccaggio è l'accumulo di energia sull'energia investita (ESOI), che è la quantità di energia che può essere immagazzinata da una tecnologia, divisa per la quantità di energia richiesta per costruire quella tecnologia. Più alto è l'ESOI, migliore è energeticamente la tecnologia di archiviazione. Per le batterie agli ioni di litio questo è circa 10 e per le batterie al piombo è circa 2. Altre forme di stoccaggio come lo stoccaggio idroelettrico pompato hanno generalmente un ESOI più elevato, come 210.

L'energia idroelettrica con pompaggio è di gran lunga la più grande tecnologia di stoccaggio utilizzata a livello globale, ma ha un potenziale di crescita limitato nella maggior parte dei paesi a causa dell'uso molto elevato del suolo per una potenza relativamente piccola . I costi elevati e la durata limitata rendono ancora le batterie un "sostituto debole" per le fonti di energia dispacciabili e non sono in grado di coprire lacune variabili di energia rinnovabile che durano giorni, settimane o mesi. Nei modelli di rete con un'elevata quota di VRE, il costo eccessivo dello storage tende a dominare i costi dell'intera rete: ad esempio, nella sola California l' 80% di quota di VRE richiederebbe 9,6 TWh di storage ma il 100% richiederebbe 36,3 TWh. A partire dal 2018 lo stato aveva solo 150 GWh di accumulo, principalmente in accumulatori di pompaggio e una piccola frazione in batterie. Secondo un altro studio, fornire l'80% della domanda statunitense da VRE richiederebbe una rete intelligente che copra l'intero paese o un accumulo di batterie in grado di fornire l'intero sistema per 12 ore, entrambi a un costo stimato di $ 2,5 trilioni.

Ricerca

Germania

Nel 2013, il governo federale tedesco ha stanziato 200 milioni di euro (circa 270 milioni di dollari USA) per la ricerca e altri 50 milioni di euro per sovvenzionare lo stoccaggio delle batterie nei pannelli solari sui tetti residenziali, secondo un rappresentante della German Energy Storage Association.

Siemens AG ha commissionato l'apertura di un impianto di ricerca e produzione nel 2015 presso il Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff (ZSW, il Centro tedesco per la ricerca sull'energia solare e l'idrogeno nello stato del Baden-Württemberg ), una collaborazione tra università e industria a Stoccarda, Ulm e Widderstall, composto da circa 350 scienziati, ricercatori, ingegneri e tecnici. L'impianto sviluppa nuovi materiali e processi di produzione prossima alla produzione (NPMM&P) utilizzando un sistema computerizzato di controllo di supervisione e acquisizione dati (SCADA). Mira a consentire l'espansione della produzione di batterie ricaricabili con una maggiore qualità e costi inferiori.

stati Uniti

Nel 2014 sono stati aperti centri di ricerca e test per valutare le tecnologie di stoccaggio dell'energia. Tra questi c'era l'Advanced Systems Test Laboratory dell'Università del Wisconsin a Madison nello stato del Wisconsin , che ha collaborato con il produttore di batterie Johnson Controls . Il laboratorio è stato creato come parte del Wisconsin Energy Institute di recente apertura dell'università . I loro obiettivi includono la valutazione di batterie per veicoli elettrici all'avanguardia e di prossima generazione , compreso il loro utilizzo come integratori di rete.

Lo Stato di New York ha inaugurato il suo centro di test e commercializzazione per la tecnologia di accumulo di energia e batterie di New York (NY-BEST) presso l' Eastman Business Park di Rochester, New York , al costo di 23 milioni di dollari per il suo laboratorio di quasi 1.700 m ² . Il centro comprende il Center for Future Energy Systems, una collaborazione tra la Cornell University di Ithaca, New York e il Rensselaer Polytechnic Institute di Troy, New York . NY-BEST testa, convalida e certifica in modo indipendente diverse forme di accumulo di energia destinate all'uso commerciale.

Il 27 settembre 2017, i senatori Al Franken del Minnesota e Martin Heinrich del New Mexico hanno introdotto l'Advancing Grid Storage Act (AGSA), che destinerebbe più di 1 miliardo di dollari in ricerca, assistenza tecnica e sovvenzioni per incoraggiare lo stoccaggio di energia negli Stati Uniti.

Nei modelli di rete con un'elevata quota di VRE , il costo eccessivo dello storage tende a dominare i costi dell'intera rete: ad esempio, nella sola California l' 80% di quota di VRE richiederebbe 9,6 TWh di storage ma il 100% richiederebbe 36,3 TWh. Secondo un altro studio, fornire l'80% della domanda statunitense da VRE richiederebbe una rete intelligente che copra l'intero paese o un accumulo di batterie in grado di fornire l'intero sistema per 12 ore, entrambi a un costo stimato di $ 2,5 trilioni.

Regno Unito

Nel Regno Unito, circa 14 agenzie industriali e governative si sono alleate con sette università britanniche nel maggio 2014 per creare il SUPERGEN Energy Storage Hub al fine di assistere nel coordinamento della ricerca e dello sviluppo della tecnologia di stoccaggio dell'energia.

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture

Riviste e giornali

• Chen, Haisheng; Thang Ngoc Cong; Wei Yang; Chunqing abbronzatura; Yongliang Li; Yulong Ding. Progressi nel sistema di accumulo dell'energia elettrica: una revisione critica , Progress in Natural Science , accettata il 2 luglio 2008, pubblicata nel vol. 19, 2009, pp. 291-312, doi: 10.1016/j.pnsc.2008.07.014. Fonte della National Natural Science Foundation of China e dell'Accademia cinese delle scienze . Pubblicato da Elsevier e Science in China Press. Sinossi: una rassegna delle tecnologie di accumulo di energia elettrica per applicazioni stazionarie. Estratto da ac.els-cdn.com il 13 maggio 2014. (PDF)
• Corum, Lyn. The New Core Technology: Energy storage is part of the smart grid evolution , The Journal of Energy Efficiency and Reliability , 31 dicembre 2009. Discute: Anaheim Public Utilities Department, accumulo di energia agli ioni di litio, iCel Systems, Beacon Power, Electric Power Research Institute (EPRI), ICEL, Programma di incentivi per la generazione di autoveicoli, ICE Energy, flusso redox di vanadio, ioni di litio, cella a combustibile rigenerativa, ZBB, VRB, piombo acido, CAES e accumulo di energia termica. (PDF)
• de Oliveira e Silva, G.; Hendrick, P. (2016). "Batterie al piombo accoppiate al fotovoltaico per una maggiore autosufficienza elettrica nelle famiglie". Energia applicata . 178 : 856-867. doi : 10.1016/j.apenergy.2016.06.003 .
• Whittingham, M. Stanley. History, Evolution, and Future Status of Energy Storage , Proceedings of the IEEE , manoscritto accettato il 20 febbraio 2012, data di pubblicazione 16 aprile 2012; data della versione corrente 10 maggio 2012, pubblicata in Proceedings of the IEEE , vol. 100, 13 maggio 2012, 0018–9219, pp. 1518–1534, doi: 10.1109/JPROC.2012.219017. Estratto da ieeexplore.ieee.org 13 maggio 2014. Sinossi: una discussione sugli aspetti importanti dell'accumulo di energia, comprese le tecnologie emergenti delle batterie e l'importanza dei sistemi di accumulo in aree di applicazione chiave, inclusi dispositivi elettronici, trasporti e rete elettrica. (PDF)

Libri

• GA Mansoori, N Enayati, LB Agyarko (2016), Energia: fonti, utilizzo, legislazione, sostenibilità, Illinois come Stato modello , World Sci. Pub. Co., ISBN  978-981-4704-00-7
• Díaz-González, Franscisco (2016). Accumulo di energia nei sistemi di alimentazione . Regno Unito: John Wiley & Sons. ISBN 9781118971321.

link esterno

• Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti - Sistemi di accumulo dell'energia Centro di ricerca governativo sulla tecnologia di accumulo dell'energia.
• US Dept of Energy - Database internazionale sullo stoccaggio dell'energia Archiviato il 13 novembre 2013, in Wayback Machine Il database internazionale sullo stoccaggio dell'energia del DOE fornisce informazioni gratuite e aggiornate sui progetti di stoccaggio dell'energia connessi alla rete e sulle politiche statali e federali pertinenti.
• Numero speciale IEEE sull'accumulo di energia di massa
• IEA-ECES - International Energy Agency - Programma di conservazione dell'energia attraverso il risparmio energetico.
• Glossario sull'amministrazione delle informazioni sull'energia