Questa tecnologia di accumulo dell’energia ha vinto il premio EU Best Innovation Award 2022, 40 volte più economica della batteria agli ioni di litio

Lo stoccaggio di energia termica utilizzando silicio e ferrosilicio come mezzo può immagazzinare energia a un costo inferiore a 4 euro per kilowattora, ovvero 100 volte

più economica dell’attuale batteria fissa agli ioni di litio.Dopo aver aggiunto il contenitore e lo strato isolante, il costo totale potrebbe essere di circa 10 euro per kilowattora,

che è molto più economica della batteria al litio da 400 euro al kilowattora.

Lo sviluppo delle energie rinnovabili, la costruzione di nuovi sistemi energetici e il sostegno allo stoccaggio dell’energia rappresentano una barriera che deve essere superata.

La natura fuori dagli schemi dell’elettricità e la volatilità della produzione di energia rinnovabile come quella fotovoltaica e quella eolica rendono difficile l’offerta e la domanda

di elettricità a volte non corrispondenti.Allo stato attuale, tale regolamentazione può essere modificata dalla produzione di energia elettrica da carbone e gas naturale o dall’energia idroelettrica per raggiungere la stabilità

e flessibilità del potere.Ma in futuro, con il ritiro dell’energia fossile e l’aumento delle energie rinnovabili, lo stoccaggio dell’energia sarà economico ed efficiente

la configurazione è la chiave.

La tecnologia di accumulo dell'energia è principalmente suddivisa in accumulo di energia fisica, accumulo di energia elettrochimica, accumulo di energia termica e accumulo di energia chimica.

L'accumulo di energia meccanica e l'accumulo mediante pompaggio appartengono alla tecnologia di accumulo fisico dell'energia.Questo metodo di stoccaggio dell'energia ha un prezzo relativamente basso e

elevata efficienza di conversione, ma il progetto è relativamente grande, vincolato dalla posizione geografica e anche il periodo di costruzione è molto lungo.È difficile

adattarsi al picco di domanda di energia rinnovabile solo mediante pompaggio.

Al momento, lo stoccaggio elettrochimico dell’energia è popolare ed è anche la nuova tecnologia di stoccaggio dell’energia in più rapida crescita nel mondo.Energia elettrochimica

lo stoccaggio si basa principalmente su batterie agli ioni di litio.Entro la fine del 2021, la capacità installata cumulativa di nuovi stoccaggi energetici nel mondo avrà superato i 25 milioni

kilowatt, di cui la quota di mercato delle batterie agli ioni di litio ha raggiunto il 90%.Ciò è dovuto allo sviluppo su larga scala dei veicoli elettrici, che fornisce a

scenario di applicazione commerciale su larga scala per l’accumulo di energia elettrochimica basato su batterie agli ioni di litio.

Tuttavia, la tecnologia di accumulo dell'energia delle batterie agli ioni di litio, come una sorta di batteria per automobili, non è un grosso problema, ma ci saranno molti problemi quando si tratta di

supportare lo stoccaggio energetico a lungo termine a livello di rete.Uno è il problema della sicurezza e dei costi.Se le batterie agli ioni di litio vengono impilate su larga scala, il costo si moltiplicherà,

e anche la sicurezza causata dall'accumulo di calore rappresenta un enorme pericolo nascosto.L’altro è che le risorse di litio sono molto limitate e i veicoli elettrici non bastano.

e la necessità di stoccaggio dell’energia a lungo termine non può essere soddisfatta.

Come risolvere questi problemi realistici e urgenti?Ora molti scienziati si sono concentrati sulla tecnologia di accumulo dell’energia termica.Sono state fatte delle scoperte

tecnologie e ricerche pertinenti.

Nel novembre 2022 la Commissione Europea ha annunciato il progetto vincitore del premio “EU 2022 Innovation Radar Award”, in cui il progetto “AMADEUS”

Il progetto di batteria sviluppato dal team dell'Istituto di tecnologia di Madrid in Spagna ha vinto il premio EU Best Innovation Award nel 2022.

“Amadeus” è un modello di batteria rivoluzionario.Questo progetto, che mira a immagazzinare una grande quantità di energia da fonti rinnovabili, è stato selezionato dall'europeo

Commissione come una delle migliori invenzioni del 2022.

Questo tipo di batteria progettata dal team di scienziati spagnoli immagazzina l'energia in eccesso generata quando l'energia solare o eolica è elevata sotto forma di energia termica.

Questo calore viene utilizzato per riscaldare un materiale (in questo progetto viene studiata la lega di silicio) a più di 1000 gradi Celsius.Il sistema contiene un contenitore speciale con il

piastra fotovoltaica termica rivolta verso l'interno, in grado di rilasciare parte dell'energia immagazzinata quando la richiesta di energia è elevata.

I ricercatori hanno utilizzato un’analogia per spiegare il processo: “È come mettere il sole in una scatola”.Il loro piano potrebbe rivoluzionare lo stoccaggio dell’energia.Ha un grande potenziale per

raggiungere questo obiettivo ed è diventato un fattore chiave nella lotta al cambiamento climatico, che distingue il progetto “Amadeus” tra oltre 300 progetti presentati

e ha vinto il premio UE per la migliore innovazione.

L’organizzatore dell’EU Innovation Radar Award ha spiegato: “Il punto importante è che fornisce un sistema economico in grado di immagazzinare una grande quantità di energia per un

a lungo.Ha un'elevata densità energetica, un'elevata efficienza complessiva e utilizza materiali sufficienti e a basso costo.È un sistema modulare, ampiamente utilizzato e in grado di fornire

calore pulito ed elettricità su richiesta.”

Quindi, come funziona questa tecnologia?Quali sono i futuri scenari applicativi e le prospettive di commercializzazione?

Per dirla semplicemente, questo sistema utilizza l’energia in eccesso generata dall’energia rinnovabile intermittente (come l’energia solare o eolica) per fondere metalli a basso costo,

come silicio o ferrosilicio e la temperatura è superiore a 1000 ℃.La lega di silicio può immagazzinare una grande quantità di energia nel suo processo di fusione.

Questo tipo di energia è chiamata “calore latente”.Ad esempio, un litro di silicio (circa 2,5 kg) immagazzina più di 1 kilowattora (1 kilowattora) di energia sotto forma

di calore latente, che è esattamente l'energia contenuta in un litro di idrogeno a 500 bar di pressione.Tuttavia, a differenza dell’idrogeno, il silicio può essere immagazzinato in atmosfera

pressione, il che rende il sistema più economico e sicuro.

La chiave del sistema è come convertire il calore immagazzinato in energia elettrica.Quando il silicio si scioglie ad una temperatura superiore a 1000 º C, brilla come il sole.

Pertanto, le celle fotovoltaiche possono essere utilizzate per convertire il calore radiante in energia elettrica.

Il cosiddetto generatore termico fotovoltaico è come un dispositivo fotovoltaico in miniatura, in grado di generare 100 volte più energia rispetto ai tradizionali impianti solari.

In altre parole, se un metro quadrato di pannelli solari produce 200 watt, un metro quadrato di pannelli fotovoltaici termici produrrà 20 kilowatt.E non solo

la potenza, ma anche l'efficienza di conversione è maggiore.L'efficienza delle celle fotovoltaiche termiche è compresa tra il 30% e il 40%, a seconda della temperatura

della fonte di calore.Al contrario, l’efficienza dei pannelli solari fotovoltaici commerciali è compresa tra il 15% e il 20%.

L'utilizzo di generatori termici fotovoltaici al posto dei tradizionali motori termici evita l'utilizzo di parti in movimento, fluidi e complessi scambiatori di calore.In questo modo,

l'intero sistema può essere economico, compatto e silenzioso.

Secondo la ricerca, le celle fotovoltaiche termiche latenti possono immagazzinare una grande quantità di energia rinnovabile residua.

Alejandro Data, un ricercatore che ha guidato il progetto, ha dichiarato: “Gran parte di questa elettricità sarà generata quando ci sarà surplus nell’eolico e nella produzione di energia eolica,

quindi verrà venduto a un prezzo molto basso nel mercato elettrico.È molto importante immagazzinare l’elettricità in eccesso in un sistema molto economico.È molto significativo

immagazzinare l’elettricità in eccesso sotto forma di calore, perché è uno dei modi più economici per immagazzinare energia”.

2. È 40 volte più economica della batteria agli ioni di litio

In particolare, silicio e ferrosilicio possono immagazzinare energia a un costo inferiore a 4 euro al kilowattora, ovvero 100 volte più economico dell’attuale sistema fisso agli ioni di litio.

batteria.Dopo aver aggiunto il contenitore e lo strato isolante, il costo totale sarà più elevato.Tuttavia, secondo lo studio, se il sistema è abbastanza grande, solitamente di più

superiore a 10 megawattora, si raggiungerà probabilmente il costo di circa 10 euro per kilowattora, perché il costo dell'isolamento termico sarà una piccola parte del totale

costo del sistema.Tuttavia, il costo della batteria al litio è di circa 400 euro al kilowattora.

Uno dei problemi che questo sistema deve affrontare è che solo una piccola parte del calore immagazzinato viene riconvertita in elettricità.Qual è l'efficienza di conversione in questo processo?Come

utilizzare l'energia termica rimanente è il problema chiave.

Tuttavia, i ricercatori del team ritengono che questi non siano problemi.Se il sistema è abbastanza economico, solo il 30-40% dell’energia dovrà essere recuperata sotto forma di

elettricità, che li renderà superiori ad altre tecnologie più costose, come le batterie agli ioni di litio.

Inoltre, il restante 60-70% del calore non convertito in elettricità può essere trasferito direttamente a edifici, fabbriche o città per ridurre il carbone e le sostanze naturali.

consumo di gas.

Il calore rappresenta oltre il 50% della domanda globale di energia e il 40% delle emissioni globali di anidride carbonica.In questo modo, si immagazzina in modo latente l'energia eolica o fotovoltaica

le celle fotovoltaiche termiche possono non solo far risparmiare molti costi, ma anche soddisfare l’enorme domanda di calore del mercato attraverso risorse rinnovabili.

3. Sfide e prospettive future

La nuova tecnologia di accumulo termico fotovoltaico termico progettata dal team dell'Università della Tecnologia di Madrid, che utilizza materiali in lega di silicio, ha

vantaggi in termini di costo dei materiali, temperatura di accumulo termico e tempo di accumulo dell’energia.Il silicio è il secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre.Il costo

per tonnellata di sabbia silicea costa solo 30-50 dollari, ovvero 1/10 del materiale salino fuso.Inoltre, la differenza di temperatura di accumulo termico della sabbia silicea

le particelle sono molto più elevate di quelle del sale fuso e la temperatura operativa massima può raggiungere più di 1000 ℃.Anche la temperatura operativa è più elevata

aiuta a migliorare l’efficienza energetica complessiva del sistema di generazione di energia fototermica.

Il team di Datus non è l'unico a vedere il potenziale delle celle fotovoltaiche termiche.Hanno due potenti rivali: il prestigioso Massachusetts Institute of

Technology e la start-up californiana Antola Energy.Quest'ultimo si concentra sulla ricerca e sviluppo di batterie di grandi dimensioni utilizzate nell'industria pesante (a large

consumatore di combustibili fossili) e ha ottenuto 50 milioni di dollari per completare la ricerca nel febbraio di quest’anno.Il Breakthrough Energy Fund di Bill Gates ne ha forniti alcuni

fondi di investimento.

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology hanno affermato che il loro modello di cella termica fotovoltaica è stata in grado di riutilizzare il 40% dell’energia utilizzata per riscaldare

i materiali interni della batteria prototipo.Hanno spiegato: “Ciò crea un percorso per la massima efficienza e riduzione dei costi di stoccaggio dell’energia termica,

rendendo possibile la decarbonizzazione della rete elettrica”.

Il progetto dell'Istituto di Tecnologia di Madrid non è riuscito a misurare la percentuale di energia che può recuperare, ma è superiore al modello americano

in un aspetto.Alejandro Data, il ricercatore che ha guidato il progetto, ha spiegato: “Per raggiungere questa efficienza, il progetto del MIT deve aumentare la temperatura fino a

2400 gradi.La nostra batteria funziona a 1200 gradi.A questa temperatura l'efficienza sarà inferiore alla loro, ma avremo molti meno problemi di isolamento termico.

Dopotutto, è molto difficile immagazzinare materiali a 2400 gradi senza causare perdite di calore”.

Naturalmente, questa tecnologia necessita ancora di molti investimenti prima di entrare nel mercato.L’attuale prototipo di laboratorio ha meno di 1 kWh di accumulo di energia

capacità, ma per rendere questa tecnologia redditizia sono necessari più di 10 MWh di capacità di accumulo di energia.Pertanto, la prossima sfida è espandere la scala di

la tecnologia e testarne la fattibilità su larga scala.Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori dell’Istituto di tecnologia di Madrid hanno creato dei team

per renderlo possibile.