Sistemi di accumulo: ecco le batterie geotermiche

Rinnovabili
Redazione
18 Ottobre 2023
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Una idea davvero suggestiva quella di stoccare nel sottosuolo l’energia rinnovabile di eolico e fotovoltaico anziché in batterie elettrochimiche.

In questo ambito sono nati negli ultimi anni diversi progetti che utilizzano la compressione di un fluido di lavoro in strutture sotterranee, artificiali o naturali. E’ proprio in questo ambito che si inseriscono oggi le nuove “batterie geotermiche” dell’azienda texana Sage Geosystems. La società ha messo a punto un sistema di stoccaggio a durata variabile che utilizza un approccio in uso nel mondo petrolifero, ma rivisitato con l’utilizzo di tecnologie proprietarie.

Un ambito, quello in cui si muove, vicino a quello della stimolazione termica con vapore, meglio nota sotto il termine inglese “Huff & Puff”, uno dei metodi utilizzati per incrementare la produttività dei pozzi nei giacimenti di greggio pesante. Si tratta di un processo bastao sull’iniezione del vapore caldo nel pozzo d’estrazione, chiudendolo per un certo periodo di tempo. Alla riapertura il petrolio scorre con relativa facilità a causa di una diminuzione della viscosità e della spinta derivante dalla pressione interna.

Il team di Sage ha riadattato lo strumento per la realizzazione di innovative batterie geotermiche. Più nello specifico la società ha messo a punto una serie di tecnologie per l’utilizzo di risorse del sottosuolo utilizzando una configurazione design EGS (sistemi geotermici migliorati) a pozzo singolo.

Con tecniche brevettate, Sage crea prima un pozzo verticale per raggiungere rocce calde con temerature di 150°C-250°C, successivamente pompa grandi quantità fluido ad alta pressione per aprire sottili fratture nella roccia. Il successivo passaggio consiste nell’iniezione di acqua, anch’essa ad alta pressione per mantenere le fratture “aperte”. Si tratta di un processo che richiede energia e, in ottica di accumulo, può essere utilizzata quella prodotta da impianti fotovoltaici o eolici. Successivamente il pozzo viene chiuso per essere riaperto solo al momento in cui la domanda energetica cresce. A questo punto il pozzo viene aperto con la pressione sotterranea che spinge l’acqua in risalita fino ad una turbina per la generazione elettrica.

Come si legge sul sito Sage. “La frattura si comporta come un palloncino, aprendosi quando si riempie di fluido e chiudendosi durante deflusso. Questo approccio innovativo migliora l’efficienza di estrazione dell’energia e massimizza l’utilizzo del calore”.

La tecnologia delle batterie geotermiche, che è stata denominata EarthStore™, è stata testata in un progetto pilota su scala commerciale in Texas, con il sistema pilota che ha generato e mantenuto una potenza di 200 kW per oltre 18 ore, dando prova anche di poter raggiungere 1 MW per 30 minuti con un fase di “scarica” rapida.

Come spiega l’azienda in una nota stampa, i risultati evidenziano che la tecnologia “è competitiva in termini di costi con le batterie agli ioni di litio, l’energia idroelettrica con pompaggio e gli impianti di picco a gas“. Un vantaggio importante è costituito dalla scalabilità e non limitazione geografica del progetto. Inoltre, la nuova tecnologia può sfruttare i vecchi pozzi esausti di petrolio e gas. La flessibilità di questo sistema di stoccaggio sia per brevi che per lunghi periodi consente di agganciare la curva della domanda, mantenendo costi competitivi.

Sintesi dei risultati del progetto pilota industriale di Sage

EarthStore™ è la tecnologia di accumulo di energia meccanica di Sage che sfrutta l’energia di pressione del fluido ed è potenziata dal calore della roccia.

Ha prodotto 200kW per oltre 18 ore (a lunga durata) e 1MW per 30 minuti, limitati solo dal piccolo diametro delle tubazioni dell’attrezzatura di superficie.
Generazione di elettricità con turbine Pelton per alimentare le apparecchiature in loco.
Efficienza del sistema sotto superficiale misurata tra l’88 e il 94%, con un’efficienza di andata e ritorno (RTE) stimata al 70-75%.
Il calore della roccia espande il fluido in profondità e migliora l’RTE.
Perdite di fluido misurate < 2%, scese all’1% alla fine del periodo di 5 settimane.
Dimostrata la capacità di generare 2-3MW di potenza netta in un singolo pozzo.
Calcolato un LCOS competitivo in termini di costi rispetto all’energia idroelettrica con pompaggio e alle batterie agli ioni di litio.

A seguire un breve filmato che ci introduce alla nuova metodologia di accumulo messa a punto da Sage.