La rapida espansione della generazione di energia eolica e solare ha innescato una corsa alle tecnologie sperimentali per catturare e immagazzinare quell’energia. Diverse startup di Houston affermano di aver sviluppato modi per nasconderla sottoterra e una ha appena annunciato il suo primo progetto commerciale.
Sage Geosystems Inc. ha definito il suo progetto “il primo sistema di accumulo di energia geotermica per immagazzinare energia potenziale in profondità nella terra e fornire elettroni a una rete elettrica” in un annuncio del 13 agosto. Prevede di installare il suo sistema accanto a un parco solare nel sud del Texas.
L’accumulo di energia consente di risparmiare energia in eccesso per periodi di scarsa generazione, quindi, ad esempio, un impianto solare potrebbe alimentare una città di notte. Per la maggior parte, questa corsa ha prodotto una crescita esplosiva per le tecnologie e i mercati delle batterie agli ioni di litio, insieme a una corsa mondiale per i minerali di terre rare di cui hanno bisogno. Ma ai margini, una raffica di startup spera che le tecnologie emergenti soddisfino la nuova generazione di richieste di accumulo.
Molte tecnologie di accumulo di energia sono nelle prime fasi di sviluppo, tra cui l’accumulo di energia ad aria compressa, i sistemi basati sull’idrogeno e varie forme di accumulo termico. I ricercatori e gli investitori non sanno quali tecnologie finiranno per essere praticabili in termini di costi e facilità d’uso.
Negli ultimi anni, il Texas è rapidamente diventato il principale produttore di energia rinnovabile del Paese, nonché il principale mercato per l’accumulo di energia su scala industriale.
“C’è una crescente necessità di tecnologie in grado di adattare i livelli di generazione per mantenere la stabilità della rete”, ha affermato Yiyi Zhou, analista energetico presso BloombergNEF. “La tecnologia che Sage sta sviluppando ha il potenziale per cambiare le regole del gioco”.
Sage non è l’unica startup che lavora in questo settore. Anche altre due aziende con sede a Houston, Fervo Energy e Quidnet Energy, rivendicano una tecnologia proprietaria che intendono utilizzare per l’accumulo e la generazione di energia geotermica. Tutte e tre intendono iniettare acqua nel sottosuolo ad alta pressione.
Il sistema funziona così: l’elettricità proveniente da parchi solari, turbine eoliche o altre forme di energia rinnovabile viene utilizzata per pompare acqua in caverne sotterranee o serbatoi appositamente creati, dove può essere immagazzinata sotto pressione. Quando l’elettricità è necessaria, le valvole che sigillano la caverna sotterranea vengono aperte, inviando l’acqua immagazzinata pressurizzata di nuovo in superficie, dove farà girare una turbina per generare energia.
“Questa forma di stoccaggio dell’acqua pressurizzata è molto innovativa e, a nostra conoscenza, aziende come Sage Geosystems, Quidnet Energy e Fervo Energy sono tutte pioniere di questa nuova tecnologia”, ha affermato Chetan Krishna, responsabile della ricerca e sviluppo presso Third Derivative, un acceleratore di startup incentrato sul clima.
L’acqua pressurizzata è un’idea vecchia. L’innovazione, ha detto Krishna, è il processo per creare serbatoi sotterranei per contenerla. Mentre i progetti tradizionali di energia geotermica in genere necessitano di sistemi sotterranei naturali di caverne, queste aziende affermano di poter creare le proprie caverne quasi ovunque. Oltre all’accumulo di energia, tutte e tre le aziende sperano anche di sviluppare la generazione di energia geotermica utilizzando le stesse tecniche.
Il processo di Sage, che chiama Geopressurized Geothermal System (GGS), assomiglia alla fratturazione idraulica per petrolio e gas, secondo il geoscienziato capo dell’azienda, Mike Eros, ma con circa un decimo della scala e dell’intensità. Invece di una flotta di compressori, utilizza un fango minerale pesante, un pozzo più ampio e la gravità per perforare una frattura verticale nella roccia a migliaia di piedi sotto la superficie.
Il sistema utilizza l’energia rinnovabile in eccesso da impianti solari, eolici o geotermici per pompare acqua in queste fratture ad alta pressione e poi rilasciarla quando serve. Secondo Eros, il sistema può immagazzinare energia con un’efficienza del 75 percento fino a 10 ore e può espellere un flusso d’acqua di nove pollici a 5.000 libbre per pollice quadrato per far girare una turbina del generatore.
“La chiamiamo una batteria terrestre”, ha detto Eros, che in precedenza ha lavorato 12 anni alla ExxonMobil. “Energia dell’acqua compressa”.
Ha affermato che i rischi principali del sistema erano la contaminazione delle falde acquifere e la creazione di “fratture fuori controllo” nel terreno. Sage ha preso precauzioni per mitigare questi rischi, ha detto Eros, come la mappatura geologica dettagliata per evitare l’iniezione in faglie esistenti.
In un evento correlato di lunedì, i dirigenti di Sage e della società madre di Facebook, Meta, e i funzionari del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, hanno annunciato che le aziende utilizzeranno la tecnologia GGS di Sage per creare energia geotermica “praticamente ovunque”.
“La roccia calda e secca è una risorsa enormemente abbondante rispetto alle tradizionali formazioni idrotermali, il che rende la tecnologia GGS di Sage un approccio altamente scalabile con il potenziale per una rapida espansione negli Stati Uniti e a livello globale”, hanno affermato le aziende in un comunicato stampa congiunto emesso dopo il loro annuncio al workshop Catalyzing Next Generation Geothermal Development del DOE a Washington.
Meta prevede di utilizzare la tecnologia GGS di Sage “per fornire energia priva di emissioni di carbonio ai propri data center”, hanno affermato le aziende, senza però specificare dove.
Il primo progetto commerciale che utilizza GGS per l’accumulo di energia geotermica sarà costruito su un terreno affittato dalla San Miguel Electric Cooperative a Christine, Texas, e collegato a un parco solare lì. Consentirà a Sage di acquistare energia durante la produzione di picco, immagazzinarla e rivenderla alla rete di notte.
A differenza dei piani annunciati da Sage con Meta che genera calore geotermico, il primo progetto di stoccaggio utilizzerà solo la pressione, ha detto Eros, perché “dobbiamo camminare prima di correre”. In seguito, sforzi di stoccaggio più avanzati, ha detto, avrebbero coinvolto il calore geotermico.
In ultima analisi, la fattibilità economica di questi sistemi dipenderà dal rapporto tra i loro costi e quelli delle batterie agli ioni di litio, la nuova forma di accumulo di energia più diffusa.
Cinque anni fa, le batterie agli ioni di litio rappresentavano meno del 4 percento dell’accumulo di energia negli Stati Uniti. A giugno di quest’anno, dopo milioni di installazioni di batterie, rappresentavano più del 40 percento, secondo i dati del Dipartimento dell’Energia, e potrebbero superare il 50 percento entro la fine dell’anno.
Le batterie stanno integrando il metodo più tradizionale di accumulo di energia, denominato pompaggio idroelettrico, in cui l’acqua viene pompata in salita durante il picco di produzione, per poi scorrere in discesa e far girare le turbine durante il picco di richiesta di energia.
Tuttavia, la durata di conservazione è stata un fattore limitante per le batterie. La maggior parte delle batterie su scala di utilità negli Stati Uniti funziona meglio per un massimo di quattro ore di conservazione. I sistemi più recenti raggiungono le sei-otto ore, ma a un costo più elevato.
Le tecnologie saranno infine giudicate in base a una metrica chiamata costo livellato di stoccaggio. Secondo i calcoli dell’acceleratore Third Derivative, le batterie agli ioni di litio possono raggiungere sei ore di stoccaggio a un costo livellato medio di $ 72 per megawattora. Nel frattempo, Sage afferma fino a 10 ore di stoccaggio a $ 100 per megawattora se combinate con la generazione solare.
“Questo è sicuramente meglio di dove si trova l’accumulo di batterie agli ioni di litio”, ha affermato Ramanan Krishnamoorti, vicepresidente di energia e innovazione presso l’Università di Houston. “Questa azienda ha ovviamente fatto una svolta qui”.
Non è ancora chiaro se la tecnologia di accumulo reggerà sul mercato. Le batterie agli ioni di litio stanno facendo rapidi progressi e i ricercatori stanno sviluppando materiali alternativi che potrebbero cambiare drasticamente l’equazione, ha affermato Krishnamoorti. Tuttavia, potrebbe esserci spazio per sistemi multipli nel mercato in rapida crescita dell’accumulo di energia.
“Ognuno di essi rappresenterà un importante contributo alla risoluzione delle esigenze di accumulo di energia”, ha affermato Lisa Biswal, preside associato di ingegneria presso la Rice University di Houston. “Sono entusiasta, come ricercatrice nel campo dell’energia, di poter vedere l’implementazione commerciale di sistemi di batterie al litio su scala di rete e geotermici”.
I ricercatori e gli investitori osserveranno attentamente se i tempi e i costi di archiviazione previsti da Sage reggono nel suo primo progetto commerciale. L’anno scorso, Sage ha dimostrato la tecnologia in un pilota non commerciale.
“La tecnologia si è davvero unita solo negli ultimi anni per renderla pratica”, ha affermato Ken Wisian, direttore associato del Bureau of Economic Geology presso l’Università del Texas che ha lavorato con Sage a un progetto precedente. “La cosa principale che la frena è l’avvio e l’esecuzione del primo progetto commerciale”.
Se il progetto avrà successo, Wisian ha suggerito che l’accumulo di energia geotermica potrebbe seguire un ritmo di diffusione altrettanto rapido in Texas, come è successo di recente con i progetti eolici, solari e di batterie.
“È passato da un interesse quasi nullo a un progetto commerciale improvviso in pochissimo tempo”, ha detto. “Uno dei miei sogni è vedere uno di questi pozzi di accumulo di energia perforato accanto a ogni generatore eolico nello stato”.
Informazioni su questa storia
Forse hai notato: questa storia, come tutte le notizie che pubblichiamo, è gratuita da leggere. Questo perché Inside Climate News è un’organizzazione non-profit 501c3. Non addebitiamo una quota di abbonamento, non blocchiamo le nostre notizie dietro un paywall o intasiamo il nostro sito web di pubblicità. Rendiamo le nostre notizie su clima e ambiente liberamente disponibili a te e a chiunque le desideri.
Ma non è tutto. Condividiamo gratuitamente le nostre notizie anche con decine di altre organizzazioni mediatiche in tutto il paese. Molte di loro non possono permettersi di fare giornalismo ambientale in proprio. Abbiamo creato uffici da costa a costa per riportare storie locali, collaborare con redazioni locali e co-pubblicare articoli in modo che questo lavoro vitale sia condiviso il più ampiamente possibile.
Due di noi hanno lanciato ICN nel 2007. Sei anni dopo abbiamo vinto un premio Pulitzer per il National Reporting e ora gestiamo la più antica e grande redazione dedicata al clima della nazione. Raccontiamo la storia in tutta la sua complessità. Chiediamo conto agli inquinatori. Denunciamo l’ingiustizia ambientale. Smentiamo la disinformazione. Esaminiamo le soluzioni e ispiriamo l’azione.
Le donazioni di lettori come te finanziano ogni aspetto di ciò che facciamo. Se non lo fai già, sosterrai il nostro lavoro in corso, il nostro reportage sulla più grande crisi che sta affrontando il nostro pianeta e ci aiuterai a raggiungere ancora più lettori in più posti?
Per favore, prenditi un momento per fare una donazione deducibile dalle tasse. Ognuna di queste fa la differenza.
Grazie,
