Stoccaggio di energia termochimica per fornire energia solare Gen3 mesi dopo

Apr 26, 2023

Pubblicato il1 giugno 20231 giugno 2023AutoreSusan Kraemer

Rispetto al costo dell’impianto CSP Gen3 stesso, l’aggiunta dello stoccaggio termochimico e del reattore per la produzione di idrogeno non ha aumentato di molto i costi dell’impianto, ma ha aggiunto molto più valore espandendo notevolmente la durata dello stoccaggio.

In genere, la semplicità equivale a costi bassi. Ma i creatori di un sistema di accumulo di energia termochimica multitecnologia per l’energia solare a concentrazione Gen3 (CSP) sostengono che il loro design complesso ridurrebbe i costi consentendo la fornitura di energia solare non solo entro un giorno o due come oggi, ma ogni volta che necessario, settimane e mesi dopo.

Questo doppio sistema di accumulo di energia termochimica si accoppierebbe con l’impianto pilota CSP avanzato costruito da Sandia presso il suo centro di test sugli eliostati nel New Mexico, vincitore del premio CSP Gen3 del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.

Il progetto pilota Gen3 di Sandia, inaugurato di recente, comprende un ricevitore di particelle in caduta libera che alimenta lo stoccaggio di particelle ad alta temperatura. Queste particelle simili a sabbia riscaldano la CO2 supercritica, un fluido di lavoro altamente efficiente che scorre in un ciclo chiuso di Brayton.

Per fornire dopo il tramonto, gli odierni CSP commerciali immagazzinano l'energia solare in sale fuso. Il progetto pilota Gen3 di Sandia utilizza invece particelle, che rimangono stabili a temperature molto più elevate per una maggiore efficienza. Ciò fornisce energia solare dall'accumulo termico, in genere per 8 o 10 ore.

Ma un nuovo studio dell’Arizona State University (ASU), dove la professoressa Ellen Stechel conduce una rigorosa ricerca sul potenziale termochimico solare, ha dimostrato che l’LCOE potrebbe essere abbassato aggiungendo una coppia di cicli redox termochimici che possono quindi fornire energia in qualsiasi giorno sia necessario, anche mesi dopo.

"La novità del nostro sistema è che proponiamo tre livelli di stoccaggio per una garanzia di spedibilità tutto l'anno", ha spiegato Alberto de la Calle, assistente ricercatore dell'ASU.

De la Calle ha rivelato le linee generali del nuovo concetto in una presentazione e un'analisi tecno-economica astratta di una centrale solare concentrata ad alta temperatura con un sistema di accumulo multi-livello per una dispacciabilità garantita tutto l'anno alla recente conferenza SolarPACES.

L’idea è quella di aggiungere altri due livelli di accumulo di energia termica a quello che si scarica quotidianamente, uno per farlo fino a una settimana dopo, e uno per fornire energia in qualsiasi giorno necessario, anche a mesi di distanza. Per tutte e tre le tecnologie, metodi diversi immagazzinerebbero e rilascerebbero energia. E invece di fare affidamento su un apporto di calore per ciascun tipo, esistono più opzioni per la ricarica.

Mentre la fornitura giornaliera di elettricità verrebbe sfruttata dal calore immagazzinato come negli odierni CSP commerciali, i ricercatori adottano un approccio unico per caricare l’accumulo di energia termica settimanale e stagionale.

I due sistemi aggiuntivi sono incentrati su una coppia sinergica di cicli termochimici, uno per immagazzinare chimicamente il calore a lungo termine e uno per produrre idrogeno.

Schema di stoccaggio dell'energia termochimica IMAGE@Analisi tecnico-economica di un impianto solare concentrato ad alta temperatura con un sistema di accumulo multilivello per una dispacciabilità garantita tutto l'anno

Spazio di archiviazione giornaliero esistente (Livello 1) nel CSP Sandia Gen3. Le particelle immagazzinano il calore "sensibile" (il calore che puoi sentire): Le particelle calde nel serbatoio di accumulo dell'energia termica Gen3 vengono riscaldate dal flusso solare concentrato proveniente dal campo di prova degli eliostati solari di Sandia mentre cadono attraverso il ricevitore. Il calore viene trasferito all’anidride carbonica supercritica per azionare una turbina s-CO2 per generare elettricità. Il serbatoio di stoccaggio delle particelle è dimensionato per contenere la fornitura giornaliera.

Per la conservazione settimanale (Livello 2): Aggiungere la conservazione nel calore termochimico:Un processo termochimico a ciclo continuo genererebbe calore in un ciclo redox in due fasi di un ossido metallico ridotto termicamente con il calore (carica) e ossidato in aria (scarica).

"Uno degli scopi di questo progetto è trovare quale sia l'ossido metallico più adatto per questo processo. Abbiamo iniziato a testare CaAl0.2Mn0.8O3, una perovskite che è già stata utilizzata in questi tipi di cicli", ha affermato de la Calle .