Il nuovo sistema di accumulo dell’energia termica utilizza il ghiaccio, non il calore

I sistemi di accumulo dell’energia termica basati sul ghiaccio hanno una lunga storia che risale ai tempi pre-elettrici, a zero emissioni, delle ghiacciaie. Le emissioni di carbonio sono entrate nel mix quando le persone hanno capito come utilizzare l’elettricità per trasformare l’acqua in ghiaccio. Ora il cerchio si è ricomposto. L’energia rinnovabile sta iniziando a decarbonizzare i sistemi di stoccaggio dell’energia termica basati sul ghiaccio, e il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti è qui per questo.

Sistemi di accumulo dell’energia termica, edizione Ice

Gran parte dell’attenzione sullo stoccaggio dell’energia termica si è concentrata sulla distribuzione del calore di origine solare su sale fuso, olio bollente, mattoni specializzati, particelle surriscaldate e altri materiali, ma anche l’acqua semplice sta prendendo piede. L’idea di base è quella di utilizzare l’elettricità per produrre ghiaccio in coordinamento con i cicli di utilizzo quotidiano, quando la domanda è bassa. Il ghiaccio può quindi essere utilizzato per il raffreddamento durante i periodi di domanda elevata, evitando un ulteriore sforzo sulla rete.

Risparmiare denaro sui picchi di spesa dell’elettricità era l’obiettivo primario dei tradizionali sistemi di stoccaggio basati sul ghiaccio, sensibili alla domanda. Non hanno necessariamente contribuito a ridurre le emissioni di carbonio. Ora il calo dei costi delle energie rinnovabili ha aperto l’opportunità di fare entrambe le cose contemporaneamente.

Si tratta di uno sviluppo significativo perché il raffreddamento non può essere spostato sulla domanda come altri sistemi di costruzione. Le società di servizi pubblici possono incoraggiare i clienti a utilizzare sistemi non essenziali come caricabatterie per veicoli elettrici, lavastoviglie e lavatrici nelle ore non di punta, ma i sistemi di climatizzazione sono legati ai periodi di necessità.

“I consumatori possono facilmente spostare alcuni carichi elettrici in periodi non di punta, ma i sistemi di riscaldamento e raffreddamento (HVAC) devono funzionare in orari specifici della giornata quando è richiesto il controllo del clima”, spiega il Dipartimento dell’Energia. “I sistemi HVAC rappresentano il carico elettrico più grande per la maggior parte dei clienti residenziali e commerciali. Di conseguenza, non sono in grado di spostare efficacemente il loro consumo elettrico e trarre vantaggio dalla TOU [Time-of-Use] prezzi.”

La ghiacciaia high tech del futuro

L’idea sembra prendere piede. La startup di stoccaggio energetico Nostromo Energy ha attraversato il CleanTechnica radar la scorsa estate, quando ha annunciato l’installazione della sua tecnologia di accumulo termico IceBrick™ da 1,4 megawattora equivalente a servizio di due hotel adiacenti di alto profilo, il Beverly Hilton e il Waldorf Astoria in California. Nostromo prevede che i due hotel dimezzeranno i costi di raffreddamento riducendo allo stesso tempo anche le emissioni di carbonio.

Nostromo ha lanciato IceBrick nel 2018, descrivendolo come “l’elemento centrale del sistema di stoccaggio più conveniente, dietro il contatore, disponibile e costituito da acqua semplice e un nucleato proprietario”.

Se hai capito quella cosa sul nucleato brevettato, si riferisce alla capacità dell’acqua liquida di riconfigurarsi in una struttura cristallina. I nucleati possono essere utilizzati per accelerare la formazione del ghiaccio, portando potenzialmente a miglioramenti in termini di efficienza energetica.

La nucleazione del ghiaccio è un argomento straordinariamente complicato e CleanTechnica sta contattando Nostromo per vedere se il loro nucleo è qualcosa di completamente nuovo o se si basa sulla base di conoscenze esistente.

Nel frattempo, Nostromo spiega che il suo sistema IceBrick è un salvaspazio oltre che un risparmio di denaro. Questa è una considerazione importante quando i gestori degli edifici stanno esaminando altre soluzioni per la riduzione del carbonio sui tetti, tra cui tetti verdi, pannelli solari o una combinazione dei due.

“Con un peso di soli 1.000 kg (2.200 libbre) e una dimensione di 50x50x400 cm (20″x20″x157″), IceBrick™ è la prima cella modulare in assoluto che può essere installata sui tetti e lungo le pareti esterne, occupando una quantità minima di spazio”, spiega Nostromo . “Ogni cella sarà in grado di immagazzinare e scaricare una quantità di energia equivalente a 25 kWh di elettricità consumata dai sistemi di raffreddamento nelle ore di punta della domanda”.

Nostromo ha inoltre sottolineato la sicurezza e il risparmio sui costi rispetto alle batterie agli ioni di litio. “Noi… abbiamo sviluppato un sistema che costerà la metà rispetto ai sistemi agli ioni di litio e non utilizzerà materiali rari o velenosi”, ha spiegato il fondatore di Nostromo Yaron Ben Nun.

Prossimi passi per lo stoccaggio di energia termica basato sul ghiaccio: centrali elettriche virtuali

Ben Nun ha basato la sua stima sui dati del 2018 e da allora i costi delle batterie agli ioni di litio sono generalmente diminuiti. Tuttavia, abbassare i costi di stoccaggio dell’energia agli ioni di litio fino a un livello accessibile per le famiglie a medio e basso reddito rimane una sfida enorme. Il Dipartimento dell’Energia ha preso in considerazione sistemi alternativi di stoccaggio dell’energia, e nel mix rientra anche lo stoccaggio dell’energia termica basato sul ghiaccio.

Questo spiega perché Nostromo è tra i produttori di ghiaccio ad attirare l’attenzione del Dipartimento dell’Energia. Lo scorso gennaio, la società ha riferito che l’agenzia è interessata alla sua proposta di installare sistemi IceBrick in un massimo di 120 edifici nei prossimi tre anni in California e altrove.

La capacità di stoccaggio energetico installata del progetto ammonterebbe a un totale di 100 megawatt. In effetti, il progetto servirebbe come dimostrazione di una centrale elettrica virtuale ampiamente distribuita, in cui gli operatori di rete organizzano i singoli contribuenti in programmi di spostamento della domanda con l’aiuto delle nuove comunicazioni della rete intelligente e della tecnologia di monitoraggio.

Nostromo prevede di sfruttare la propria piattaforma di integrazione della rete basata su cloud per orchestrare l’aspetto della centrale elettrica virtuale del progetto. A tal fine, la società punta anche a qualificarsi per la vendita dei suoi servizi di capacità IceBrick nei mercati all’ingrosso dei servizi pubblici e negli aggregatori di scelta della comunità.

Come con altri sistemi basati sulle energie rinnovabili e sull’efficienza energetica, la soluzione IceBrick può essere installata secondo un modello di energia come servizio, in cui il contribuente non deve pagare costi di capitale iniziali per l’installazione delle nuove apparecchiature. Il modello energia come servizio richiede in genere pagamenti mensili inferiori a quelli che il contribuente vedrebbe dalla propria azienda prima dell’aggiornamento, con conseguenti risparmi a lungo termine.

Un altro passo avanti per lo stoccaggio energetico basato sul ghiaccio

Ad agosto, Nostromo ha riferito che l’Ufficio dei programmi di prestito del Dipartimento dell’Energia ha invitato la società a procedere con la due diligence e le fasi di negoziazione per garantire una garanzia di prestito di 176 milioni di dollari per il progetto, ai sensi del Titolo 17 del Programma di garanzia dei prestiti per l’energia pulita.

“L’invito fa seguito alla revisione da parte della LPO della richiesta della Parte II di Nostromo e alla sua determinazione che il progetto è altamente qualificato e adatto per una garanzia di prestito nell’ambito di questo programma”, ha riferito la società.

Yoram Ashery, CEO di Nostromo, riferisce che la società sta già riscontrando “un crescente interesse per il programma in seguito all’implementazione del nostro primo sistema statunitense”, quindi restate sintonizzati per ulteriori informazioni al riguardo.

A settembre l’azienda ha inoltre ottenuto l’approvazione da parte della California Public Utilities Commission per qualificare il sistema di accumulo energetico IceBrick come risorsa di risposta alla domanda per il prossimo anno.

Questa tempistica rapida è particolarmente importante perché i sistemi di storage autonomi in genere devono affrontare lunghe code di interconnessione prima di potersi collegare alla rete. Nostromo osserva che il tempo medio di attesa è di quattro anni in California.

“I sistemi IceBrick, in quanto tecnologia di accumulo dell’energia termica dispacciabile, lato fornitura, dietro il contatore, non sono soggetti a queste code e possono essere online entro 6-9 mesi dal contratto con il proprietario del sito”, spiega l’azienda.

Dov’è il Congresso?

Naturalmente, nessuna notizia sull’energia rinnovabile sarebbe completa senza una menzione della situazione politica negli Stati Uniti, dove i rappresentanti repubblicani al Congresso hanno operato praticamente di pari passo verso l’obiettivo di proteggere gli stakeholder dell’energia fossile a scapito di tutti gli altri.

Con la Russia che impone un’altra guerra eterna all’Ucraina e Hamas che scatena una nuova conflagrazione contro Israele, la leadership repubblicana ha anche dimostrato di essere altrettanto abile nel paralizzare la capacità degli Stati Uniti di presentarsi come forza economica e militare dominante il mondo.

Ora sarebbe un buon momento per il senatore repubblicano Tommy Tuberville di abbandonare il controllo su centinaia di promozioni militari. Forse anche il resto del suo caucus potrebbe smettere di perdere tempo, iniziare a lavorare su questioni di governance democratica di base a livello di Schoolhouse Rock e lasciare le grandi decisioni agli adulti.

Speriamo.

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Immagine: sistema di accumulo di energia termica IcBrick per gentile concessione di Nostromo.