Stoccare e Immagazzinare Energia con “Batterie a Ghiaia”

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Le batterie a ghiaia sono uno dei nuovi metodi per l’immagazzinamento di energia. Il concetto è abbastanza nuovo tanto che, attualmente, non ci sono le attrezzature necessarie per dimostrare il funzionamento del processo e provare la sua reale efficacia. Il termine stesso “batteria a ghiaia” è qualcosa di fuorviante. Questa forma di accumulo di energia è molto più simile ai sistemi di immagazzinamento dell’aria compressa, piuttosto che a quello delle batterie chimiche.

Fondamentalmente, il sistema sui cui si basa il funzionamento delle batterie a ghiaia può essere inteso come un’enorme pompa di calore. Per comprimere il gas nel suo sistema il processo sfrutta un motore termico con pistoni e valvole anziché turbocompressori. Ciò consente di evitare perdite termiche che sono comunque presenti in altri tipi di sistemi di compressione. L’efficienza complessiva del sistema dovrebbe calcolarsi tra il 70 e l’80%, molto simile quindi a quella dell’idro pompato.

Il gas Argon viene compresso e poi pompato in un silos isolato, riempito di un “particolato minerale leggermente trasformato (schiacciato, filtrato e pulito)” vale a dire ghiaia. Quando il gas si muove dentro al silos, riscalda la ghiaia fino ad oltre 500 °C mentre il gas raggiunge la temperatura ambiente. Il gas viene in seguito passato attraverso un secondo silos riempito con ghiaia dove ritrova la sua normale pressione e raffredda questo secondo silos fino alla temperatura di -160 °C. Il processo può essere invertito in modo da creare un generatore che fornisca elettricità quando è necessaria energia supplementare.

Anche se il processo è ancora teorico, Isentropic, la compagnia che ha sviluppato questa tecnologia, sta mettendo a punto gli impianti per dimostrare che il processo funzionerà esattamente come ci si aspetta. L’impianto pilota avrà due serbatoi di immagazzinamento, ognuno alto 7 metri e di 7 metri di diametro, che forniranno una capacità di stoccaggio di 16 megawatt per ora. Anche se si tratta di un sistema sperimentale, se questa tecnologia dimostrerà di funzionare correttamente allora avremo un nuovo metodo poco costoso per accumulare energia.

Un Progetto Ambizioso

La ghiaia è un materiale poco costoso ed è ampiamente disponibile pressoché ovunque nel mondo. È anche una massa termica davvero valida, capace di passare attraverso un ampio intervallo di temperature senza cambiare fase (al contrario, ad esempio, di un liquido che ad alte temperature bolle) o rompersi. Dal momento in cui non dipende dai refrigeranti o da sistemi estremamente complessi, le batterie di ghiaia offrono il potenziale per uno stoccaggio di energia non costoso che può essere istallato ovunque ce ne sia bisogno.

La capacità termica della batteria a ghiaia significa che l’impianto può immagazzinare energia anche per lunghi periodi di tempo. I progettisti affermano che, se lasciata sola, una batteria a ghiaia potrebbe conservare metà della sua energia anche per 3 anni. Ciò potrebbe tornare utile quando si ha a che fare con la variabilità stagionale di fornitura di energia da parte delle fonti rinnovabili o con le fluttuazioni di domanda di energia necessaria alla rete.

Le batterie a ghiaia possono essere installate in maniera modulare consentendo installazioni su larga scala. Un altro vantaggio delle batterie di ghiaia messo in luce dall’azienda è che, come molti altri sistemi industrializzati di stoccaggio di energia (incluse le batterie, volani, e anche alcuni sistemi ad aria compressa), possono essere posizionate ovunque. Rispetto a un sistema di immagazzinamento idro pompato, sottolinea Jonathan Howes, fondatore di Isentropic, un impianto di batterie a ghiaia con uguale capacità di immagazzinamento, richiederebbe solo 1 trecentesimo dello spazio.

Come nel caso dell’immagazzinamento idro pompato, le batterie a ghiaia probabilmente non sono adatte a fornire una risposta rapida al bilanciamento del carico di rete e andrebbero piuttosto usate come forma di integramento della domanda di energia a basso carico.