L’energia eolica e solare sono fonti energetiche abbondanti, pulite e sempre più economiche e contribuiscono già in modo significativo agli sforzi per decarbonizzare la rete elettrica. Ma dal momento che il sole splende solo una parte del giorno e il vento è imprevedibile o più forte a tarda notte, queste fonti di energia non sono coerenti.
Se si produce più energia di quella necessaria alla rete elettrica, la capacità degli impianti eolici e solari viene semplicemente sprecata. Peggio ancora, se la domanda di elettricità aumenta durante i periodi di bassa generazione di energia rinnovabile, le utility spesso accendono i cosiddetti “peaker plants” che emettono grandi quantità di CO2 rispetto alle normali centrali elettriche. Senza una tecnologia pulita ed economica per immagazzinare energia rinnovabile al servizio di questi picchi, la quantità di energia rinnovabile che la rete può gestire potrebbe essere limitata e la crescita delle energie rinnovabili nel prossimo decennio potrebbe ristagnare.
Esistono tecnologie per aiutare la rete a far fronte a rapidi picchi di domanda e per immagazzinare energia per diversi mesi. Ma le soluzioni attuali sono costose e non stanno catturando tutta l’energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili. E se potessimo sfruttare appieno le energie rinnovabili con un sistema economico che potrebbe essere posizionato praticamente ovunque e immagazzinare energia per poche ore o anche fino a diverse settimane?
Premio Nobel Stanford professore di fisica Robert Laughlin progettato un sistema teorico che memorizza l’elettricità come calore (in sale fuso ad alta temperatura) e freddo (in un liquido a bassa temperatura simile al antigelo che avete in auto). L’energia immagazzinata nel sale può essere conservata per giorni o addirittura settimane, fino a quando non è necessaria.
Nel sistema di Malta di Alphabet, l’energia viene immagazzinata come energia termica – sia calore che freddo. La termodinamica alla base della tecnologia di stoccaggio di Malta è mostrata qui:
Nel suo lavoro, il professor Laughlin mappato il sistema complessivo e ha dimostrato la matematica per come tutti i componenti dovrebbero lavorare insieme. X ha deciso di avviare una piccola squadra per fare il passo successivo: progettare i singoli componenti e comprendere il sistema in generale abbastanza bene per valutare se questo avrebbe funzionato nel mondo reale-e ad un prezzo competitivo.
Dopo più di 2 anni di costruzione di disegni CAD, esecuzione di simulazioni al computer e stampa 3D di molte parti, il team di X ha progetti ingegneristici dettagliati che sono quasi pronti per essere trasformati in macchinari reali, fino all’angolo esatto di ogni lama in una turbina e alla resistenza e allo spessore del materiale utilizzato.
(A sinistra) Siyuan regola i disegni CAD della tecnologia che facilita il processo di raffreddamento. (A destra) Per costruire un sistema altamente efficiente, il team deve progettare da ogni angolazione. Qui, Sebastian, Adrienne e Siyuan guardano un prototipo 3D per discutere dell’altezza della lama.
Il team ha anche appreso che questo sistema ha alcune qualità importanti che lo rendono praticabile sia dal punto di vista ambientale che dei costi:
- Componenti economici. Sebbene le turbine e gli scambiatori di calore necessitino di ingegneria personalizzata, gran parte del sistema utilizza la tecnologia convenzionale: serbatoi in acciaio, aria e liquidi di raffreddamento sono tutti semplici da acquistare. Il sale è facilmente estratto dalla terra e può essere utilizzato più e più volte per immagazzinare calore senza degradare o emettere sottoprodotti tossici.
- Collocazione flessibile. Questo sistema non dipende da particolari condizioni meteorologiche o luoghi specifici. Può essere vicino alla fonte di energia rinnovabile, o vicino a dove c’è una forte domanda sulla rete elettrica.
- Di lunga durata e facile da espandere. I serbatoi di sale possono essere caricati e ricaricati molte migliaia di volte, per possibilmente fino a 40 anni – tre o più volte più a lungo rispetto ad altre opzioni di archiviazione attuali. Per aggiungere più capacità di stoccaggio, basta aggiungere più serbatoi di sale e serbatoi di liquido freddo, che mantiene bassi i costi del sistema.
Malta si sta muovendo rapidamente per testare la redditività commerciale ed è alla ricerca di partner industriali all’avanguardia e innovativi per aiutarci a dare vita a questo sistema.
Il passo successivo è quello di costruire un impianto prototipo in scala megawatt che sarebbe abbastanza grande da dimostrare la tecnologia su scala commerciale. Malta è alla ricerca di partner con le competenze per costruire, gestire e collegare un prototipo alla rete. Inoltre, X è interessato a parlare con i clienti di stoccaggio di energia su scala di rete, produttori di sistemi energetici e società di costruzione di sistemi energetici.