L'elettricità da fonti energetiche rinnovabili non scorre in modo uniforme. Gli impianti generano elettricità solo quando splende il sole o soffia il vento. L'accumulo di produzione di elettricità non deve avvenire in periodi di aumento della domanda; raramente c'è una corrispondenza tra domanda e offerta. Lo stoccaggio dell'energia elettrica è un problema che accompagna da sempre il fotovoltaico e l'eolico.
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Fornitura variabile di elettricità da un impianto solare o eolico
Come conservare l'elettricità in casa?
Il vento non soffia sempre, il sole non splende sempre: i parchi eolici in Polonia e gli impianti fotovoltaici generano tanta elettricità quanta ne fornisce attualmente la natura. L'accumulo della domanda di energia elettrica da parte dei consumatori raramente coincide con i periodi di punta di "fornitura" di energia rinnovabile solare ed eolica. Sia nell'energia industriale che in quella domestica, il problema è lo stoccaggio dell'energia in eccesso.
Gli accordi dell'UE obbligano gli Stati membri a sostituire sempre più i combustibili fossili con fonti energetiche rinnovabili. I sistemi di attività pro-ecologiche (certificati bianchi, certificati verdi) supportano i parchi eolici in Polonia, così come gli impianti fotovoltaici prosumer. I certificati bianchi, ovvero i titoli di efficienza energetica, operano sul Mercato dei Diritti di Proprietà, a supporto della modernizzazione energetica delle imprese.
Le fonti di energia dipendenti dalle condizioni meteorologiche per i generatori di corrente rendono l'accumulo di energia una necessità. Sono necessari modi per immagazzinare le forniture di elettricità per alimentare i carichi quando il sole è fuori e il vento non soffia. Esistono vari modi per immagazzinare energia non solo dalle comuni batterie.
Accumulo di elettricità - stoccaggio di elettricità in eccesso
L'accumulo di energia consente l'utilizzo dell'energia elettrica generata da impianti solari ed eolici non solo durante il periodo di attività dei generatori. I capannoni forniscono l'energia necessaria, indipendentemente dall'intensità della radiazione solare e dalla forza del vento. L'accumulo diretto di corrente è possibile nei condensatori, ma di scarsa utilità per scopi pratici.
Per maggiori quantità di energia vengono utilizzati metodi di accumulo indiretto. La corrente elettrica si trasforma in un'altra forma di energia che è più facile da immagazzinare e quindi ricrea elettricità da essa. Ecco i modi principali per risolvere il problema:
- Batterie e accumulatori - impianti di stoccaggio dell'energia elettrica conosciuti da tempo. Immagazzinano elettricità su base chimica e sono ben collaudati. Tuttavia, questo metodo di immagazzinamento dell'energia è, a causa della sua bassa capacità, relativamente costoso. Sono disponibili batterie di alta qualità per l'uso nell'energia fotovoltaica. La maggior parte di essi, tuttavia, non è adatta per grandi centrali elettriche. In Australia sono previste centrali elettriche a batteria. Alla fine del 2022, il produttore di auto elettriche Tesla ha lanciato lì una batteria agli ioni di litio, fornendo elettricità a oltre 30.000 famiglie.
- Centrali ad accumulazione di pompaggio - affidabile per decenni. Usano l'elettricità in eccesso per pompare l'acqua da un serbatoio profondo a un livello più alto. Quando l'acqua accumulata ritorna nella valle, la sua energia aziona la turbina e il generatore. Tuttavia, è possibile immagazzinare energia in questo modo solo in determinate condizioni. Ci deve essere una montagna con una cima piatta dove si può scavare un bacino artificiale e un lago ai suoi piedi. Il terreno sovrastante deve essere impermeabile. Entrambi i serbatoi - naturali e artificiali - sono collegati da una conduttura. Le pompe-turbine pompano l'acqua verso l'alto utilizzando l'energia in eccesso, oppure sono azionate dall'acqua che cade dall'alto. Un ulteriore vantaggio di una tale centrale elettrica è la possibilità di un rapido avviamento delle turbine nella direzione della generazione di energia elettrica.
Prezzi promozionali per pannelli solari e pompe di calore
L'accumulo di energia trasferendo le masse d'acqua a un livello superiore è altamente efficiente. La perdita di energia durante questo scambio è di circa il 20%, il che significa un'elevata efficienza dell'80%. In Polonia, il più grande impianto di questo tipo è un impianto di pompaggio vicino a Żarnowiec con una capacità di oltre 700 MW.
- Produzione di idrogeno o metano - una forma chimica di accumulo di energia. Avendo elettricità in eccesso, possono essere utilizzati per scomporre l'acqua in ossigeno e idrogeno. Sebbene l'idrogeno sia un ottimo combustibile, ha un grosso svantaggio che lo elimina dall'uso quotidiano: crea una miscela altamente esplosiva con l'aria. Per questo motivo, nel processo successivo, anche con l'utilizzo dell'energia elettrica, l'idrogeno viene convertito in metano. Questo noto gas può essere utilizzato anche in una centrale elettrica per generare elettricità durante un deficit. Il processo di conversione dell'elettricità in metano e viceversa è piuttosto complesso, con un'efficienza che raggiunge il 50%. Controlla anche questo articolo sui tipi di moduli solari.
Accumulo di energia nelle batterie
L'indipendenza off-grid è allettante ma costosa
L'impianto fotovoltaico dell'isola è completamente indipendente dalla rete elettrica. Non è possibile trasferire l'eccedenza o acquistare la quantità mancante. Un'applicazione naturale di questo tipo di installazione sono le aree non sviluppate senza reti elettriche. In Polonia, è difficile trovare tali terre desolate e preoccupazioni per il fotovoltaico insulare piuttosto che case estive.
Indipendentemente dalle dimensioni dell'installazione off-grid, l'accumulo di energia è assolutamente essenziale. I pannelli solari funzionano solo se esposti alla luce solare. Di notte la produzione di energia elettrica cessa e nelle giornate nuvolose è vicina allo zero. La continuità dell'energia può essere garantita solo dallo stoccaggio locale dell'energia in eccesso.
I prezzi delle batterie fotovoltaiche sono alti, ma sono in calo. Ad esempio, il Tesla Power Wall costa oltre 26.000 PLN e non è solo una batteria, ma anche un convertitore e dispositivi aggiuntivi.
Scelta della batteria per un impianto fotovoltaico
Gli accumulatori di energia hanno un tipo di funzionamento specifico. Raramente rimangono completamente cariche e, allo stesso tempo, funzionano ciclicamente. I periodi di ricarica dipendono dalle condizioni meteorologiche e gli intervalli tra di essi possono essere di diversi giorni.
Per prolungare la durata della batteria, è necessario considerare una grande riserva di capacità. Eviterà così scariche pesanti. La variabilità dell'intensità dell'irraggiamento solare richiede di tener conto dell'adeguata riserva di energia per coprire la domanda attuale.
I marchi di batterie popolari includono: Tesla, SMA, Mercedes Benz, Enphase. Sono caratterizzati da alta efficienza e resistenza allo scarico completo. Consentono l'espansione dell'accumulo di energia. i produttori di solito forniscono una garanzia di 10 anni per loro.
Accumulo di energia negli impianti on-grid
L'energia in eccesso non utilizzata per il fabbisogno attuale, proveniente dal fotovoltaico, può essere immagazzinata in rete nel sistema on-grid. L'accordo con l'azienda energetica consente il trasferimento delle eccedenze e il loro prelievo dalla rete entro il periodo di liquidazione di 12 mesi. Si può dire che l'efficienza di un tale magazzino è dell'80%, perché questa è la quantità di energia che può essere raccolta.
Questa è una disposizione vantaggiosa e il suo unico svantaggio è la necessità di avere una rete elettrica nelle vicinanze. Le migliori batterie hanno un'efficienza superiore al 90%, ma la loro capacità è sufficiente solo per due o tre giorni. La totale indipendenza energetica in un sistema off-grid è allettante e le batterie fotovoltaiche rimarranno sicuramente sul mercato.
