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Apr 18, 2023

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In five years, operating a coal or natural gas power plant is going to be more

Tra cinque anni, gestire una centrale elettrica a carbone o a gas naturale sarà più costoso che costruire parchi eolici e solari. Infatti, secondo un nuovo studio di Bloomberg New Energy Finance, costruire un nuovo parco solare è già più economico che gestire centrali a carbone e gas naturale in molte regioni del mondo.

Tuttavia, il passaggio completo a fonti energetiche intermittenti richiede disperatamente uno stoccaggio energetico affidabile e a basso costo che possa essere costruito ovunque. Alcune startup nascenti credono che la risposta risieda nel processo che accende le bobine del tostapane riscaldandole elettricamente a temperature roventi.

Antora Energy a Sunnyvale, in California, vuole utilizzare blocchi di carbonio per tale accumulo termico, mentre Electrified Thermal Solutions a Boston sta cercando fondi per costruire un sistema simile utilizzando blocchi di ceramica conduttiva. La loro visione è simile: utilizzare l’elettricità rinnovabile in eccesso per riscaldare i blocchi a oltre 1.500°C, per poi trasformarla nuovamente in elettricità per la rete quando necessario.

Per abbattere il costo degli impianti di gas naturale che oggi supportano l’energia eolica e solare, lo stoccaggio dell’energia dovrebbe costare circa 10 dollari per kilowattora. Entrambe le startup affermano che i loro sistemi di riscaldamento Joule soddisferanno quel prezzo. Le batterie agli ioni di litio, nel frattempo, costano ora circa 140 dollari/kWh, secondo un recente studio condotto da economisti del MIT, e potrebbero scendere fino a 20 dollari/kWh, anche se solo nel 2030 o successivamente.

Justin Briggs, co-fondatore e Chief Science Officer di Antora, afferma che lui e i suoi co-fondatori Andrew Ponec e David Bierman, che hanno lanciato l'azienda nel 2018, hanno preso in considerazione diverse tecnologie di accumulo di energia per raggiungere questo obiettivo. Ciò includeva il metodo dominante oggi, l'idropompaggio, in cui l'acqua pompata a un'altitudine più elevata fa girare le turbine mentre cade, e il nuovo metodo simile di stoccaggio per gravità, che prevede il sollevamento di mattoni da 35 tonnellate e il loro rilascio.

Alla fine, i blocchi di carbonio riscaldanti hanno vinto per la loro impressionante densità energetica, semplicità, basso costo e scalabilità. La densità di energia è pari a quella delle batterie agli ioni di litio a poche centinaia di kWh/m3, centinaia di volte superiore a quella idroelettrica pompata o a gravità, che "hanno bisogno di due serbatoi separati da una montagna, o da una pila di mattoni grande quanto un grattacielo", Briggs dice.

Antora utilizza gli stessi blocchi di grafite che fungono da elettrodi nelle fornaci per l'acciaio e nelle fonderie di alluminio. "[Questi] sono già prodotti in quantità di 100 milioni di tonnellate, quindi possiamo attingere a quella catena di approvvigionamento", afferma. Briggs immagina blocchi grandi all’incirca quanto i frigoriferi di un dormitorio, impacchettati in unità modulari e avvolti in comuni materiali isolanti come la lana di roccia.

"Dopo aver riscaldato questa cosa con l'elettricità, il vero trucco è come recuperare il calore", dice. Una possibilità è quella di utilizzare il calore per azionare una turbina. Ma Antora ha scelto il termofotovoltaico, dispositivi simili a celle solari che convertono la radiazione infrarossa e la luce proveniente dai blocchi di carbonio incandescenti in elettricità. Il prezzo di questi dispositivi a semiconduttore scende drasticamente se realizzati su larga scala, quindi risultano più economici per Watt rispetto alle turbine. Inoltre, a differenza delle turbine che funzionano meglio se costruite in grandi dimensioni, le turbine termofotovoltaiche funzionano bene indipendentemente dalla potenza erogata.

I blocchi di grafite di Antora Energy immagazzinano energia generata in modo rinnovabile a temperature superiori a 1000º C, riconvertendola infine in elettricità tramite il loro motore termico termofotovoltaico proprietario.ANTORA ENERGY

Il termofotovoltaico esiste da decenni, ma Antora ha sviluppato un nuovo sistema. Richard Swanson, uno dei consulenti dell'azienda, è stato uno dei primi pionieri della tecnologia alla fine degli anni '70. L'efficienza con cui i dispositivi convertono il calore in elettricità è rimasta bloccata negli anni '20 fino a quando il team Antora non ha dimostrato un'efficienza record del 30% nel 2019. Lo hanno fatto passando dal silicio ai semiconduttori III-V ad alte prestazioni e utilizzando trucchi come sfruttare la luce infrarossa a bassa energia che altrimenti passerebbe attraverso il semiconduttore e andrebbe persa. Il sistema di Antora recupera quel calore posizionando un riflettore dietro il semiconduttore per far rimbalzare i raggi infrarossi sul blocco di grafite.