venerdì, Settembre 30, 2022
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Come le batterie a gravità ci aiuteranno a passare alle energie rinnovabili

Gli ingegneri sono in corsa per rispondere a una delle domande più urgenti sul nostro passaggio all’energia rinnovabile: come conservarla? L’elettricità generata dagli impianti eolici e solari non è disponibile quando il sole non splende o il vento non soffia, quindi senza modi per immagazzinare l’energia, tutto ciò che non viene utilizzato immediatamente viene sprecato.

Le batterie a gravità potrebbero essere la risposta. L’idea sembra semplice: quando c’è molta energia verde, le batterie usano l’energia per sollevare un peso pesante in alto nell’aria o in cima a un pozzo profondo. Poi, quando la potenza è necessaria, gli argani abbassano gradualmente il peso e producono elettricità dal movimento dei cavi.

Ciò significherebbe che potresti immagazzinare l’energia catturata da una fattoria solare durante il giorno, quando il sole splende, e quindi rilasciare quell’elettricità alla rete la sera quando la domanda aumenta perché le persone sono a casa e usano l’elettricità per guardare la TV, cucinare e riscaldare le case.

Il sistema di gravità solleva e quindi abbassa i pesi pesanti per immagazzinare e generare energia. Immagine: gravità

La società britannica Gravitricity ha testato un prototipo di batteria a gravità nel porto di Leith, vicino a Edimburgo. È una torre d’acciaio alta 15 metri, che utilizza motori a energia solare per sollevare due pesi da 25 tonnellate su cavi d’acciaio. Quando i pesi vengono abbassati i motori diventano generatori e rilasciano elettricità.

Batterie a gravità vs. agli ioni di litio

L’ingegnere senior di test e simulazione di Gravitricity, Jill Macpherson, ha detto a Raconteur che il test è stato un successo: “Il dimostratore è stato valutato a 250 kW, abbastanza per sostenere circa 750 case, anche se per un tempo molto breve. Ma ha confermato che possiamo fornire piena potenza in meno di un secondo, che è prezioso per gli operatori che devono bilanciare la rete secondo per secondo. Può anche fornire grandi quantità più lentamente, quindi è molto flessibile”.

Le batterie a gravità non sono l’unico modo in cui l’energia rinnovabile può essere immagazzinata; le batterie agli ioni di litio dominano il mercato e alcuni esperti preferiscono l’idrogeno verde. Ma la gravità è libera, pulita e facilmente accessibile, senza le complicazioni della produzione di idrogeno o le preoccupazioni ambientali e dei diritti umani legate ad alcune miniere di litio.

Sebbene le batterie a gravità abbastanza grandi da fornire le reti elettriche siano ancora lontane alcuni anni, la tecnologia si sta evolvendo rapidamente. Oliver Schmidt, un consulente per l’energia pulita e ricercatore in visita presso l’Imperial College di Londra, ha detto a Science.org che lo stoccaggio basato sulla gravità ha molto da meritarsi. Mentre le batterie agli ioni di litio perdono capacità dopo essere state caricate e ricaricate nel corso degli anni, i sistemi di gravità sono costituiti da componenti robusti che dureranno molto più a lungo: “È roba di ingegneria meccanica… È relativamente economico”, dice.

Sistemi a gravità a base d’acqua

Gravitricity è una delle numerose aziende che cercano di basarsi sul concetto di pompa idraulica, che prevede il pompaggio dell’acqua in salita quando l’energia è abbondante, per poi lasciarla defluire di nuovo più tardi, trasformando le turbine in un generatore idroelettrico.

A differenza delle batterie a gravità, l’idropompa è una tecnologia consolidata che fornisce oltre il 90 percento dell’accumulo di energia ad alta capacità mondiale, secondo l’International Hydropower Association. Ma le strutture sono costose da costruire e limitate dalla geografia: la tecnologia richiede colline e accesso all’acqua.

Gravity Power, con sede in California, e la società tedesca New Energy Let’s Go hanno adattato l’idea di combinare acqua e gravità per immagazzinare energia. Entrambe le società dispongono di sistemi in cui l’acqua viene spinta attraverso una turbina da una grande roccia a forma di pistone alloggiata in pozzi sotterranei.

Guarda come funziona qui.

Accumulo di energia nei pozzi minerari

Il sistema di Gravitricity non utilizza l’acqua, ma gli ingegneri dell’azienda stanno anche pianificando di utilizzare pozzi sotterranei anziché torri per versioni a grandezza naturale delle sue batterie a gravità, che richiederanno pesi molto più pesanti rispetto al prototipo Leith. Il team sta studiando se possono utilizzare pozzi minerari in disuso nella Repubblica Ceca, in Polonia e in Sud Africa. Gravitricity prevede di lanciare il suo primo sistema su vasta scala nel 2023/24.

L’amministratore delegato dell’azienda, Charlie Blair, afferma che è bello vedere le ex aree minerarie svolgere un ruolo nel contribuire alla fornitura di energia rinnovabile: “I depositi di energia su vasta scala nelle ex miniere possono fare buon uso delle infrastrutture esistenti e creare posti di lavoro esattamente in quelle aree dove sono più necessari… Anche l’aspetto emotivo di questo è importante. Intere comunità una volta lavoravano nelle miniere e in generale sono molto felici di vederle utilizzate per immagazzinare energia rinnovabile”.

Il World Economic Forum ha fondato la Global Battery Alliance (GBA) nel 2017 per stabilire una catena di approvvigionamento di batterie sostenibile entro il 2030. L’organismo di oltre 100 importanti organizzazioni internazionali, ONG, attori del settore, accademici e più governi è diventato indipendente nel 2021 e i suoi membri sono lavorare collettivamente verso gli obiettivi stabiliti nella visione GBA 2030.

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