Ti sei mai chiesto perché ci sono così pochi blackout negli Stati Uniti? Si riduce effettivamente a questo: le centrali elettriche producono sempre più energia di quanto le persone chiedano.
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Non appena viene prodotta elettricità, gli elettroni fluiscono attraverso le linee elettriche verso case, aziende, scuole e ospedali, ovunque sia richiesto. Viene prodotta più elettricità di quella che gli operatori di rete si aspettano che consumi, in modo che quando si gira un interruttore, una luce si accende.
Indipendentemente dal fatto che si accendano effettivamente le luci, le centrali elettriche continuano a far girare le loro turbine, pronte a inviare energia alla rete in un momento.
Questo problema dell'eccesso di capacità di generazione di energia elettrica peggiora di notte quando la domanda è molto bassa e la disparità tra la quantità di energia necessaria e disponibile è ancora maggiore. Questo scoraggia l'uso di alcune energie rinnovabili, in particolare l'energia eolica, che funziona principalmente di notte quando i venti sono più forti (e quando le persone usano meno elettricità). In breve, molta elettricità, e soprattutto elettricità pulita, viene prodotta nel momento sbagliato.
È qui che entra in gioco l'accumulo di energia. Conservare l'energia quando viene prodotta e rilasciarla quando è necessario aiuta a mantenere la rete affidabile e apre la strada all'introduzione di energie rinnovabili intermittenti come il vento e il solare nel mix.
Le aziende energetiche e tecnologiche lavorano da anni per contrastare la mancata corrispondenza tra domanda e offerta e le batterie sono emerse come i principali contendenti per immagazzinare elettricità. Tesla Inc., ad esempio, ha investito oltre $ 600 milioni nella sua Gigafactory in Nevada per produrre grandi quantità di batterie agli ioni di litio.
Ma una compagnia elettrica dell'Alabama ha trovato un posto diverso dove mettere grandi quantità di energia in eccesso - nelle caverne di sale. Mezzo miglio sotterraneo, una caverna di sale che poteva adattarsi alla Statua della Libertà contiene la risorsa più utile della Cooperativa per l'energia del sud dell'energia: l'aria.
Per 25 anni, la cooperativa ha imparato l'arte e la scienza di comprimere l'aria, conservandola in una caverna di sale sotto la terra e usandola per produrre elettricità. La centrale elettrica di McIntosh a McIntosh, in Alabama, è l'unica struttura CAES (Compressed Air Energy Storage) su scala industriale negli Stati Uniti e una delle poche al mondo.
Di notte, mentre dormi e riposi i tuoi apparecchi, l'impianto utilizza l'elettricità in eccesso dalla rete per comprimere l'aria e pomparla sottoterra in una caverna di sale ermetica.
"Salt è un bellissimo meccanismo di stoccaggio", afferma Lee Davis, direttore dello stabilimento di McIntosh.
Questo perché le caverne offrono spazi ampi e impermeabili. L'aria compressa rimane compressa e l'ossigeno presente nell'aria non reagisce con il sale.
Lì l'aria viene immagazzinata a pressioni comprese tra 650 e 1058 PSI, circa un decimo della pressione di un pozzo di petrolio ad alta pressione.
Quando le persone richiedono energia durante il giorno, l'aria viene rilasciata in un'unità di gas naturale in loco, dove viene riscaldata con gas naturale, combatte e produce un flusso di gas ancora più caldo che gira una turbina e produce elettricità.
Dall'alto, l'impianto di McIntosh sembra una normale centrale elettrica a gas naturale, ma direttamente a mezzo miglio sotto la superficie si trova un meccanismo unico di accumulo di energia. (Cooperativa Power South Energy Cooperativa) L'aria compressa è un ingrediente chiave nella produzione di elettricità in tutti gli impianti di gas; è il componente critico che rende il gas incombente, producendo il flusso di gas che gira la turbina. Nei tipici impianti a gas naturale, la produzione di aria compressa è la parte più dispendiosa in termini di energia per il funzionamento dell'impianto: più della metà dell'energia generata dalla turbina viene semplicemente reimmessa nel sistema per comprimere l'aria.
Ma l'impianto CAES di McIntosh è in grado di comprimere l'aria indipendentemente dal processo di produzione di energia, quando è più economico farlo, perché ha un posto dove immagazzinarlo: la miniera di sale. L'impianto ha abbastanza aria immagazzinata per aiutare una turbina da 110 megawatt a generare energia per 26 ore, alimentando fino a 110.000 abitazioni.
Comprimendo l'aria di notte quando l'elettricità è economica e abbondante, invece di utilizzare l'uscita della turbina per la compressione, l'impianto utilizza meno gas naturale per produrre la stessa quantità di elettricità. Consente inoltre di utilizzare fonti pulite di elettricità per la compressione.
Mentre l'impianto di McIntosh attualmente non funziona direttamente in tandem con nessun impianto rinnovabile, certamente potrebbe, e questa è l'idea chiave. L'elettricità utilizzata per comprimere l'aria potrebbe essere prodotta dalle turbine eoliche, come previsto per il Bethel Energy Center nel Texas occidentale. Apex CAES LLC ha raccolto $ 100 milioni per il Centro, che, se sviluppato, sarebbe una struttura CAES salata accoppiata al vento. Il Centro prevede di utilizzare l'elettricità prodotta dalle vicine turbine eoliche di notte per comprimere l'aria e alimentare l'aria in una turbina a gas durante il giorno.
Considerando che gli impianti di gas naturale sono in aumento in tutto il paese, lo stoccaggio di energia ad aria compressa offre un modo per integrare le energie rinnovabili e infine bruciare meno gas.
Tuttavia, l'aria compressa non è una panacea. Mentre gli impianti a gas naturale sono relativamente economici per la costruzione e il funzionamento, il basso prezzo del gas naturale significa anche che ci sono meno incentivi per esplorare alternative agli impianti o installare opzioni che consentano di risparmiare gas.
Con il costo depresso del gas naturale e il rischio connesso alla diffusione di una tecnologia relativamente nuova, che ha pochi progetti a suo nome, è difficile far maturare i numeri per CAES. Il progetto Bethel Energy Center è in fase di sviluppo dal 2011 e non ha ancora raccolto ulteriori 400 milioni di dollari di capitale necessario.
"Qualcosa di nuovo e diverso non è facile da decollare", afferma Stephen Naeve, COO del CAES Apex.
Altri progetti di test sono falliti a causa dell'elevato costo di sviluppo, dal costo dello smaltimento della salamoia creata durante il processo di estrazione al rischio di esplorare località che potrebbero risultare geologicamente inadatte. Per quanto riguarda la concorrenza sullo stoccaggio, le batterie sono per molti versi più flessibili perché possono essere collocate più vicino a dove è richiesta la potenza, anche se secondo Apex, le batterie sono (almeno per ora) significativamente più costose nel lungo periodo.
Ma la Cooperativa per l'energia di South South si divertirebbe comunque a parlare di sale con alcuni altri alleati CAES. In effetti, la struttura di McIntosh ha attirato visitatori da California, Utah, New York e Idaho.
Se il sale è un modo per rendere gli impianti a gas più efficienti e utilizzare le energie rinnovabili, quindi passa il sale, per favore.
Nota del redattore: una versione precedente di questo articolo inizialmente indicava erroneamente che alla rete viene inviata più energia di quanto richiesto, che è dove viene sprecato. In effetti, l'energia in eccesso viene sprecata prima di essere inviata alla rete attraverso una serie di processi. Smithsonian.com si rammarica dell'errore.
