Cocomeri freschi anche per Natale: nuovo metodo di stoccaggio energetico sviluppato a Nottingham

Di Ugo Bardi

E’ curioso quanta gente faccia polemica sull’energia rinnovabile con il discorso della sua intermittenza. Nei commenti di un articolo precedente, mi è arrivato uno che ha detto “se non posso far funzionare l’asciugacapelli alle 6:30 la mattina con il fotovoltaico, allora è chiaro che non serve a niente”. Mi ricorda uno che vorrebbe una fetta di cocomero fresco per Natale, si accorge di non poterla avere, e per questo dice che i cocomeri fanno schifo. Scherzi a parte, è possibile immagazzinare l’energia rinnovabile ed è un’ovvia necessità per il futuro.

 

Arriva una buona idea dall’università di Nottingham. Un sistema di stoccaggio di energia che è allo stesso tempo semplice, pratico, poco costoso e realizzabile da subito.Si chiama “Energy Bag”, ovvero “Sacco Energetico”.

Come concetto, somiglia a quello dei bacini idroelettrici; ovvero sfrutta la forza di gravità. Mentre nei bacini idroelettrici si pompa energia in forma di acqua in un bacino, in questo caso si pompa aria dentro dei palloni sottomarini. Quando si vuole energia di nuovo, ci pensa la pressione dell’acqua a spremere i palloni e a generare un flusso d’aria che poi viene utilizzato per far girare una turbina.

L’articolo che descrive l’invenzione dell’università di Nottingham parla di un’efficienza del 90%, che forse è un po’ ottimistico, ma non impossibile. Il costo dei palloni, poi, è sicuramente piuttosto basso e non ci sarebbe da stupirsi se il sistema risultasse anche meno caro dello stoccaggio idroelettrico.  Da notare anche che il sistema è stato studiato con in mente più che altro l’energia eolica off-shore del Nord della Gran Bretagna, ma nulla vieta di utilizzarlo con qualunque altra tecnologia rinnovabile, per esempio il fotovoltaico.

Il tutto è indubbiamente ingombrante, ma non enormemente. I dati riportati nell’articolo parlano di un’area di un km quadrato per uno stoccaggio di 2GW per 4 giorni. Vale a dire che con un chilometro quadrato di questi palloni, si ottiene per una settimana energia equivalente a quella che produce una centrale nucleare.

Tutto questo è da sperimentare, vero, ma non è che un sistema così richieda tecnologie sofisticate o principi fisici finora sconosciuti. Non ci sono ragioni per le quali non debba funzionare e, in ogni caso, non è il solo sistema di stoccaggio possibile. Quindi, vedete che con un minimo di fantasia il problema dello stoccaggio non è irrisolvibile e non è costoso al di là delle possibilità attuali. Bisogna cominciare a ragionare in questi termini: un sistema energetico basato al 100% sulle rinnovabili è possibile. Richiede la volontà di investirci sopra, di sperimentare cose nuove e di adattarsi a condizioni diverse. Ma è possibile – bisogna volerlo.

(e anche bisogna non volere per forza il cocomero fresco per Natale)

 

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http://www.offshorewind.biz/2011/04/19/offshore-wind-to-be-stored-under-sea-uk/

 

University of Nottingham Invents New Way to Store Wind Power Under Ocean (UK)

An innovative new way to store wind power has been invented by researchers at the the University of Nottingham. Literally in inflatable bags under the ocean. A university spinoff, NIMROD Energy Ltd, has been launched by Professor Seamus Garvey, based on the research. Next month a prototype is to be tested in seawater.

E.ON, a leading renewable energy company in Europe provided a grant to the university researchers to develop the undersea Energy Bagsâ„¢ in 2008.

Like pumped storage – that relies on the relentless forces of gravity to make energy, when a reservoir of water is released downhill – these huge inflatable undersea bags would also use the relentless power of compression found deep under the sea, to make energy as the sea is allowed to compress the bags air forced under the sea.

When excess wind power is generated, because there is no use for it on the grid, for example, at night, the energy generated would be used to pump compressed air into the bags, expanding them. Then, when needed, the natural force of the sea itself would be allowed to squeeze the compressed air out of the energy storage bags to run turbines to make electricity on demand.

Garvey believes it is possible to store energy at a cost well below $16/kWh – less than 20% of the cost for pumped hydro energy, the cheapest competing technology, and at 90% efficiency. He envisions that storage to match a third of wind power capacity will be needed by 2020.

“If you have 1MW of integrated compressed air system (including large energy stores) for every 3MW of conventional generation, then the whole set of offshore wind equipment starts to look like a very versatile power generating system which can adjust its output to match demand — notwithstanding what the wind is doing.”

According to Powermag, Garvey says that storing the equivalent of 2 GW for four days will require 7 million cubic meters of air storage. “The optimal dimensions for energy bags are around 20 meters in diameter and each has a volume (when full) of about 4,000 cubic meters,” he says. “For 7 million cubic meters, we would need 1,750 of these bags. The seabed area covered by these would be less than one square kilometer and the total surface area of bag material would be 2.2 million square meters.”

Like the best energy storage technologies, the process is simple in concept. However, it requires a new, much larger fleet of offshore wind turbines to become economic.

And that is just what is now beginning to happen around Scotland and the UK, as turbine manufacturers continue to develop ever-larger turbine sizes (try 20 megawatt wind turbines! Twenty times the size of many turbines in the US.) and ever larger wind farms off the coasts of Europe, and a gigantic North Sea grid to connect them all.

 

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Nota aggiunta dopo la pubblicazione: Sono andato a cercarmi ulteriori dati sull’inventore di questo concetto, il prof Seamus Garvey. Viene fuori che è un tizio con delle idee molto interessanti e parecchio originali. Per esempio, potete vedere qui certe sue idee per delle superturbine:

che oltre a produrre energia elettrica comprimono anche aria nei serbatoi sottomarini. Da questa ricerca, credo di aver capito alcune cose sul concetto di “energy bag”. Funziona, ma per avere l’efficienza di cui lui parla (90%) occorre un sistema specifico di compressione, turbine “far offshore” eccetera. Non so con che efficienza potrebbe funzionare se lo si vuole fare più vicino a terra e usando energia elettrica per comprimere l’aria. Comunque, è sicuramente un sistema a basso costo, ed è questo che lo rende molto interessante.

20 comments ↓

#1 mauriziodaniello on 07.23.11 at 17:36

L’uovo di colombo!
L’unica cosa sono i mitili e alghe che possono intaccare il “pallone” rovinandolo, ma oggi esistono composti repellenti per questi.

Ciao

#2 markogts on 07.23.11 at 18:00

Hehe, poi diranno che il livello del mare si alza… 🙂

#3 mauriziodaniello on 07.23.11 at 19:04

:)) bella markogts !

Caro Ugo leggi qui:
http://cleantechnica.com/2011/03/02/liquid-air-tested-to-store-renewable-energy-in-uk/

:O

Ciao

#4 Ugo Bardi on 07.23.11 at 19:20

Eh, beh, lo stoccaggio è un falso problema. Ci sono tante soluzioni – inclusa questa qui dell’aria liquida. L’unico punto è che lo stoccaggio non viene gratis. Allora, se uno oltre che i cocomeri freschi a Natale, li vuole anche gratis, allora veramente chiede un po’ troppo.

#5 emilio on 07.23.11 at 20:06

in barba a chi dice che il fotovoltaico produce poco nelle ore non di punta e non produce di notte e percio non conviene e soprattutto non serve ti consiglio vivamente questo link: https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt?open=514&objID=1269&mode=2&featurestory=DA_101047

#6 emilio on 07.23.11 at 20:16

in barba a chi dice che il fotovoltaico produce poco nelle ore non di punta e non produce di notte e perciò non conviene e soprattutto non serve a causa anche dei problemi di stoccaggio ti consiglio vivamente questo link: https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt?open=514&objID=1269&mode=2&featurestory=DA_101047

#7 Cocomeri freschi anche per Natale: nuovo metodo di stoccaggio energetico sviluppato a Nottingham | Energy News on 07.23.11 at 22:22

[…] […]

#8 Roberto on 07.24.11 at 07:54

Ma guardate che l’idea di comprimere aria compressa con le pale eoliche e’ vecchissima e vista la relativa semplicita’ delle idee e tecnologie se conveniente sarebbe gia’ stata fatta. http://www.economist.com/node/9539806
Il prof Bardi aveva anche pubblicato un articolo interessante sulla leggenda metropolitana dell’auto ad aria compressa.

Per quanto riguarda l’idea dei palloni sottomarini ricordiamoci del principio di archimede e dell’aggressivita’ dell’ambiente marino tant’e’ vero che gli impianti eolici off shore costano il doppio di quelli a terra e in acque profonde 30 ~ 60metri quindi sarebbero 3~6 atmosfere di pressione su un pallone posto a tale profondita’. Ma se credete davvero al vento + aria compressa e volete investire i vostri soldi nell’idea questo e’ un sito al quale rivolgersi http://www.generalcompression.com/index.php/what
“put your money where your mouth is” si dice in inglese

Inoltre ” It is estimated that approximately 1% of the solar energy that reaches the earth is transformed into the kinetic energy of wind” Quindi se la potenza mediata del sole sul pianeta e’ di 250W/mq sulle 24 ore, la potenza media del vento sara’ di 2.5W/mq (appunto 1%) intesa come superficie di terreno con distribuzioni variabili a seconda delle localita’. Riporto a conferma di cio’ i dati sperimentati di 3 parchi eolici negli USA scelti ovviamente in zone particolarmente ventose

caso studio Navitas/Minnesota: 130MWe con 1.13w/mq

caso studio Chanarambie/Minnesota: 91.5MWe con 1.22W/mq

caso studio Big Springs /Texas: 34MWe con 0.51 W/mq

#9 Roberto on 07.24.11 at 10:14

James Lovelock non si puo’ di certo definire uno scienziato prezzolato dall’industria nucleare, anzi ha pagato in termini di carriera la sua indipendenza di pensiero, leggete cosa pensa delle turbine eoliche liberi di condividere o no l’articolo parte dell’articolo

http://www.guardian.co.uk/environment/2010/mar/29/james-lovelock

“If wind turbines really worked, I wouldn’t object to them. To hell with the aesthetics, we might need them to save ourselves. But they don’t work – the Germans have admitted it.It’s like the Common Agricultural Policy, which led to corruption and inefficiencies.”

“A common energy policy across Europe is not a good idea. I’m in favour of nuclear for crowded places like Britain for the simple reason that it’s cheap, effective and exceedingly safe when you look at the record.”

His views on carbon emissions trading, as is being touted by the EU and others, are equally dismissive: “I don’t know enough about carbon trading, but I suspect that it is basically a scam. The whole thing is not very sensible. We have this crazy idea that we are setting an example to the world. What we’re doing is trying to make money out of the world by selling them renewable gadgetry and green ideas. It might be worthy from the national interest, but it is moonshine if you think what the Chinese and Indians are doing in terms of emissions”

James Lovelock

#10 roberto de falco on 07.24.11 at 15:19

aria nei palloni sottomarini? sara’ ma la mia autoclave col pallone tradizionale si rompeva sempre e sono stato felicissimo quando mi hanno venduto un regolatore di flusso che funziona senza pallone.
pero’ concordo sul fatto che se si vuole un sistema di stoccaggio praticabile si trova.
e in ogni caso se non posso usare il fon alle sei di mattina portero’ pazienza , il problema vero e’ se non posso usarlo mai.

#11 Giuseppe Marone on 07.24.11 at 19:35

Mi colpisce il dato riportato di 16$/kWh, relativo al costo del pompaggio idroelettrico, ben superiore al prezzo industriale dell’energia… Mi sembrano tanti anche se si parlasse di $ al MWh!
Qualcuno puo’ fornire dati piu’ attendibili?

#12 Ugo Bardi on 07.24.11 at 22:45

Ragazzi, sono in contatto diretto con Seamus Garvey, l’inventore di questa roba. Mi ha mandato un sacco di materiale in proposito; lui è veramente un grosso esperto di queste cose. Ha molte idee; alcune un po’ azzardate; ma neanche troppo. Tutto il suo approccio è diretto alla situazione inglese, ovvero turbine eoliche. Qui, andrebbe adattato sulle nostre fonti, che sono più che altro solari. Comunque, più ci guardo, più mi sembra che questa idea del CAES (compressed air energy storage) sia ottima. Va gestita con attenzione, ma è buona.

#13 Roberto on 07.25.11 at 09:26

http://www.inference.phy.cam.ac.uk/withouthotair/c4/page_33.shtml

“Figure 4.3. Chapter 4’s conclusion: the maximum plausible production from on-shore windmills in the United Kingdom is 20 kWh per day per person.”

Qualche conto e qualche confronto eolico/nucleare solo con i costi relativi agli impianti e produzione e manteniamoci ottimisitici con l’eolico. Servono almeno 4GW eolici (non off-shore) costo 4mld€ (+ vento gratis) per produrre quanto 1GWe nucleare a 3mld€ installati + 0.1 mld annui per l’intero ciclo dell’uranio. Se aggiungiamo un sistema CAES (tutto da verificare) avremo inevitabilmente perdite nei passaggi e costi aggiuntivi, stimiamoli a 10 mld€ specialmente se aggiungiamo anche l’off-shore, durata impianti stimata a 20 anni.

Abbiamo che (10mld€eolico +CAES)-(3mld€ nucleare+0.16mld€ Ux20anni)10= 10-3-2=5. Spendere 10mld€ adesso per risparmiare 5mld€ in 20 anni non sembra una buona idea specialmente quando le nuove centrali nucleari durerebbero circa 60 anni e non 20.

#14 Andrea on 07.25.11 at 22:17

@ roberto

Interessante…c’è un piccolo dettaglio che mi sfugge però, ma siamo sicuri che c’è abbastanza uranio per tutti ?

#15 Roberto on 07.26.11 at 07:12

@Andrea: Si , vedasi i commenti e links dei 2 roberti dal 44 in poi http://www.aspoitalia.it/blog/nte/2011/07/14/al-via-la-prima-centrale-nucleare-in-italia/

#16 G on 07.26.11 at 18:19

@Roberto
Cioè estrarre l’uranio dall’acqua ?
Se costa sette volte l’energia che produrrebbe non mi sembra una gran soluzione….. meglio usare quell’energia per produrre direttamente elettricità.

#17 Roberto on 07.27.11 at 09:42

@G a quanto pare l’EROEI in futuro grazie ai reattori FBR potrebbe essere invece circa 7×50~60=400 in favore dell’Uranio

#18 Gianluca on 07.27.11 at 10:55

@Roberto a quanto pare l’EROEI in futuro grazie ai reattori FBR potrebbe essere invece circa 7×50~60=400 in favore dell’Uranio

A quanto pare allora anche tu, in un lontano futuro, potresti raggiungere il quoziente di intelligenza medio della popolazione italiana?

#19 Roberto on 07.27.11 at 15:35

gianluca… hai letto i links o no prima di offendere a vanvera?

#20 AleD on 08.06.11 at 21:56

Ops, è pieno di idee per stoccare sta energia e non si concretizza praticamente un tubo, dovendo considerare la necessità di stoccarne per potenze di GW.
Che strano… bah, sarà colpa come al solito del nucleare, pur di non averlo il resto va tutto bene, sogni e convinzioni basate sul nulla comprese, ma funzionano sicuramente, eh, per carità!