Accumulare energia con l'aria compressa?

La W2 Energy  Inc. è una società del Nord America che si sta interessando allo sviluppo di un  motore ad aria compressa utilizzabile commercialmente. A questo scopo  ha modificato un suo  motore rotativo SteamRay  per farlo funzionare ad aria compressa ad una pressione fino a 3600 PSI (245 atmosfere) ribattezzando AirRocket.

L'unità SteamRay / AirRocket vuol essere accoppiata ad un sistema di stoccaggio ad aria compressa (CAES) progettato da AzRISE ( Istituto di Ricerca   dell'Arizona  per l'Energia Solare) che lavora presso l'Università dell'Arizona. Il team AzRISE sta lavorando su una tecnologia scalabile CAES che consente l'utilizzo ottimale di energia ottenuta da fonti rinnovabili come quella solare. Una caratteristica del prototipo CAES è la capacità di accumulare in modo efficiente l'energia sotto forma di aria compressa e di fornire on-demand  energia elettrica scalabile da un kilowatt a un megawatt nell'arco di molte ore, tanto da renderlo adatto all'utilizzo casalingo e negli edifici commerciali facendo convergere e il lavoro in sintonia con le centrali elettriche durante le richieste nei picchi di consumo.

Una volta testato nella sede di AzRISE l'intero sistema CAES sarà installato e testato su scala più estesa nel sito Tucson  Solone dove l'energia elettrica è già prodotta con tecnologia solare. Il nuovo progetto di ricerca  si propone di affrontare il problema dell'intermittenza con l'accumulo dell'energia con tecnologie che possano contribuire a mantenere stabile la potenza di rete e la cattura dell'energia elettrica per uso successivo.

Con sede a Tucson il produttore di fotovoltaico Solone Corp. sta collaborando con Tucson Electric Power Co. e la University of Arizona's Research Institute for Solar Energy (AzRISE)  per costruire un sito di stoccaggio di energia di ricerca presso l'  UA Science and Technology Park. Un sito fotovoltaico di 1,6 MW.

La prima fase del progetto nel mese di agosto vede l'installazione di un sistema di accumulo di energia   ad aria compressa (CAES)).
Nella seconda fase si aggiungerà un sistema di accumulo con batterie agli ioni di litio per questo autunno, seguita da altre tecnologie nella primavera del 2012, per verificare e trovare quali siano i migliori metodi di deposito per contribuire ad affrontare le variazioni di tensione e altre problematiche determinatesi nei grandi parchi solari quando sono collegati alla rete. Questi sistemi di storage permettono anche di sfruttare l'energia solare durante la notte o durante le giornate nuvolose.

Ma l'aggiunta di apparecchiature di storage a fianco di un sistema di produzione di energia solare aggiunge costi che devono essere recuperati attraverso un aumento di quantità di energia prodotta, attraverso diverse tipologie di accumulo secondo le diverse caratteristiche tecnologiche. Per esempio, la conservazione dell'energia  nelle batterie permette di fornire energia istantanea per il supporto di tensione o di frequenza, mentre l'aria compressa è più adatta a fornire energia per periodi più lunghi di alimentazione di backup. Diverse esigenze e tecnologie differenti.

Il sito di ricerca sullo stoccaggio  contribuirà a risolvere questi variegati problemi, a partire proprio da quelli inerenti il sistema ad aria compressa. Primo problema fra tutti quello costituito dall'espansione dell'aria che tende a diventare super-fredda, che può rapidamente far congelare le attrezzature.  Per evitare il congelamento, i sistemi CAES devono bruciare gas naturale per riscaldare l'aria in espansione e questa aggiunta fa lievitare i costi. Lo scopo del progetto UA è quello di ridurre in modo significativo la quantità di  gas naturale bruciato conservando il calore generato nella fase di compressione dell'aria per riutilizzarlo nella fase di espansione. I ricercatori stanno progettando un sistema separato per conservare il calore residuo di compressione per un uso successivo con un fusto metallico pieno di olio diatermico e rocce. Questo accumulo termico utilizzando pietre lo abbiamo visto giorni fa nel post "Solare termodinamico, aria al posto del fluido termico e sassi" relativo agli impianti solari.

Vedremo i risultati. 

Ricordiamo che esistono già due grossi impianti di stoccaggio ad aria compressa, un impianto da 321  MW costruito in Germania nel 1978 e un da 110 MW costruito in Alabama nel 1991.

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