giovedì, 1 Ottobre, 2020

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Silicio dalla Sabbia come Stoccaggio di Energia Elettrica

Australia Meridionale. La compagnia di consulenza ingegneristica Ammjohn di Adelaide e gli studenti dell’ultimo anno all’Università di Adelaide hanno sviluppato un dispositivo denominato TESS. Il governo australiano ha premiato il progetto con 400.000 Dollari Australiani in modo da passare da prototipo industriale a prodotto commercializzabile. Parliamo di un sistema di stoccaggio che lavora con il calore latente della sabbia, il materiale fondamentale della tecnologia. TESS si basa sul calore latente del silicio prodotto partendo da normale sabbia e può stoccare elettricità come energia termica sciogliendo accumulatori pieni di silicio. Sia la temperatura di fusione che la alta capacità di calore latente del silicio rendono tale tecnologia ideale per lo stoccaggio di grandi quantità di energia.

Energy, Storage, Environment, Ambiente, Energia, Stoccaggio, Innovazione, Inventions, Close-up Engineering
ammjohn.com.au

Il responsabile del progetto che ha dato la vita a TESS, Jonathan Whalley, dice, e io sono d’accordo, “I sistemi di stoccaggio erano e sono la prossima sfida nel mercato energetico mondiale. Le fonti energetiche rinnovabili generalmente non funzionano in modo ottimale a causa del mismatch richiesta/generazione, quindi noi abbiamo sviluppato TESS in modo da stoccare i surplus energetici prodotti con fonti rinnovabili per poi essere utilizzati individualmente o messi in rete. Il nostro sistema, inoltre, potrebbe far sì che l’energia elettrica venga comprata a tariffe più basse (durante la notte) per poi essere utilizzata durante i picchi di domanda (durante il giorno)”.

Energy, Storage, Environment, Ambiente, Energia, Stoccaggio, Innovazione, Inventions, Close-up Engineering
ammjohn.com.au

Il TESS è abbastanza piccolo in quanto può essere inserito e spedito in qualsiasi container, ma è anche scalabile in base alla domanda di energia. Esso, in teoria, è capace di funzionare a basse potenze ma anche a potenze che spaziano dai 500 kW della scala industriale fino a centinaia di MW. Esso è, inoltre, appropriato sia per funzionamento tramite rete elettrica che con impianti stand-alone ed è stato studiato, come detto, per sopperire all’intermittenza delle fonti rinnovabili, come solare e/o eolico, dando, in output, energia in forma stabile. TESS naturalmente può essere integrato in qualsiasi rete elettrica ed è adatto per contesti commerciali e industriali, dove calore ed elettricità sono necessari. Il primo prototipo commerciale di TESS dovrebbe essere pronto i primi mesi del 2016 e potrebbe essere venduto ai primi potenziali clienti per siti piccoli.

Whalley ha anche detto, “I prezzi dell’energia stanno crescendo in tutto il mondo e i costi delle tecnologie di stoccaggio si stanno abbassando; ci stiamo avvicinando, quindi, al momento in cui i sistemi di stoccaggio di energia potrebbero diventare commerciabili. Abbiamo sviluppato TESS per questo motivo, per incontrare la domanda del mercato. Quest’ultima crescerà esponenzialmente in tutto il mondo ne prossimi anni”.

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5 COMMENTI

  1. Il sistema è ben sviluppato nel caso di CSP; non trovo però articoli che entrino nel dettaglio della tecnologia applicata a eolico/fotovoltaico, ovvero avendo come input energia elettrica invece che termica.
    Avete qualche informazione a proposito? Grazie!

  2. Il sistema nel caso di impianti CSP è molto semplice; non sono però riuscita a trovare articoli che entrino nello specifico di applicazioni a eolico/fotovoltaico, o in generale quando l’input è energia elettrica. Avete informazioni più precise sulla tecnologia? Grazie mille!
    Giulia

  3. Ciao Giulia. Grazie del commento! Purtroppo anche a me sarebbe piaciuto entrare più nel particolare dello stoccaggio elettrico -> termico (anche perché è questa l’innovazione che TESS porterà con sé) con tecnologie quali eolico, per esempio. Ho anche cercato di contattare l’azienda – Ammjohn – per maggiori informazioni tecniche, ma purtroppo non ho ricevuto risposta. Se (e/o quando) avrò risposta sicuramente risponderò qui nei commenti, oppure rivisiterò l’articolo con informazioni più precise.

  4. Non mi sembra una idea molto intelligente: in pratica consuma elettricità (exergia pura) per produrre calore ad alta entalpia . Data la temperatura di fusione del silicio, e l’inevitabile massa termica dei refrattari capaci di contenere silicio fuso (grafite? Ossido di zirconio?) , si tratta di una entalpia comunque soggetta ad enormi perdite durante il periodo di stoccaggio, che difficilmente potrebbe superare qualche giorno, per poi riconvertire il calore il elettricità con qualche macchina termica non precisata. Se un tale sistema riesce a superare il 38% di efficienza totale sarà già un tour de force. Facendo un paragone tipo “contabilità energetica”, sarebbe come usare dollari per comprare rupie indiane, depositarle in una banca africana e poi andare a prelevarle per riconvertirle in dollari.

  5. Buongiorno . Grazie per il commento (e la simpatica similitudine energetica/finanziaria).

    Al momento TESS non è matura, poichè i rendimenti di trasformazione elettrico/termico, termico/elettrico più i vari “problemi” sui materiali portano la tecnologia ad avere efficienze totali basse (io oserei dire anche minori del 30 %, concordando con Lei le sue preoccupazioni). Inoltre, la trasformazione a valle dello stoccaggio avverrebbe – in accordo con quanto scritto sul sito ufficiale del progetto della Ammjohn – “via a turbine or heat engine” quindi, in sostanza, non sanno neanche loro bene come fare.

    Mi permetto di aggiungere – però – che la tecnologia non è usufruibile AD ORA, ma nessuno può dire se lo sarà o no in pochi anni. La ricerca serve proprio a questo, ed è per questo che sono stati investiti più di 400.000 dollari australiani per produrre effettivamente il “full-scale prototype” entro due anni. Vedremo.

    D’altronde si ricorda i primi anni della tecnologia fotovoltaica? Si ricorda i rendimenti dei primi pannellini a tecnologia thin-film della RCA degli anni ’80? A quel tempo i migliori avevano un rendimento del 4 %; ora, invece, con le nuove celle a multi-giunzione (di cui ne parlo anche in un articolo) della Sharp o della Soitec (addirittura si parla di four-junction o più) siamo sull’ordine del 45 %.

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Lorenzo Rubino
Laureato magistrale a 24 anni in ingegneria energetica al PoliTO. Esperto in efficienza energetica industriale, commerciale, residenziale. Progettista tecnico di impianti rinnovabili e tradizionali. Responsabile di #EnergyCuE da marzo 2015. Appassionato di nuove tecnologie e policy, soprattutto se finalizzate alla sostenibilità della produzione di energia. Mi sento curioso, riflessivo ma anche spontaneo, diretto e pragmatico, da buon ingegnere!