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Discussione: Accumulo di energia con aria compressa

  1. #1
    Seguace

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    Predefinito Accumulo di energia con aria compressa



    In un sito di ricercatori che frequento (Research Gate), un matto di russo (che seriamente voleva parlare di moto perpetuo) citava una ignota invenzione di ingegneri norvegesi, che pensano di accumulare energia in fondo al mare.
    Perchè proprio in fondo al mare, mi sono chiesto ? L'unica risposta è che in fondo al mare c'è alta pressione.
    E ho pensato (non so se è la stessa idea dei norvegesi) che nelle profondità marine si può tenere, stabilmente e senza bisogno di costosi recipienti in pressione, dell'aria compressa da usare come accumulo di energia.
    Pensate a un recipiente alla profondità, per esempio, di 100 metri, dove la pressione idrostatica è di 10 atmsfere. Il recipiente sia cilindrico, stagno, e contenga un pistone che viene sollevato immettendo aria compressa a 10 atmosfere. Le pressioni dell'aria compressa e del mare sono in equilibrio e quindi non occorrerebbero pareti spesse per resistere a una pressione esterna che è in equilibrio con quella interna.
    Il reipiente sia in comunicazione con l'ambiente sopra la superficie del mare tramite un tubo, attraverso cui si può immettere aria compressa e prelevarla per utilizzarla per produrre energia, espandendola in una macchina.

    E' un modo poco costoso di accumulare energia, sfruttando la pressione idostatica del mare e praticamente senza limiti di capacità. Basta disporre del mare. Se poi il mare non c'è, basta fare un buco per terra di diametro sufficiente, infilarci in fondo il cilindro che dicevo e riempirlo d'acqua, per avere un sistema di accumulo dell'energia semplice e poco costoso.

    Per ancora maggiore semplicità, non c'è bisogno nemmeno di un complicato cilindro col pistone, perchè sarebbero le stesse pareti del foro a fare le funzioni del cilindro. Basta un involucro flessibile, di plastica, collegato con un tubo alla superficie, attraverso cui verrebbe prelevata e immessa l'aria compressa.

    L'accumulo di energia avrebbe bisogno solo (!) di un compressore d'aria e di una macchina di espansione dell'aria compressa collegata a un generatore di corrente. Nessun accumulo con batterie, il foro nel terreno (o qualunque cavità carsica) pieno d'acqua sarebbe l'accumulatore.

    Non so cosa hanno concepito quegli ingegneri norvegesi, ma questa mi pare una buona idea. Che ne dite ?

  2. #2
    Super_Mod

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    Leggi bene qui

  3. #3
    Seguace

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    Grazie. Ma guarda che l'accumulo di energia con aria compressa in un recipiente in pressione non è una novità. Solo richiede recipienti adatti a resistere alla pressione, cioè bombole, pesanti e costosi.
    La mia idea è quella di mettere il recipiente sott'acqua sotto un certo battente, in modo che la pressione dell'acqua bilanci la pressione dell'aria compressa, così da permettere l'uso di recipienti con pareti sottili, al limite con pareti flessibili in plastica. Basta collegare i recipienti con la superficie con un tubo. A me pare molto più pratico.
    Ultima modifica di Stregatto; 29-01-2016 a 09:27

  4. #4
    Seguace

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    Aggiungerei (perchè mi è venuto in mente dopo) che anche una cavità sommersa in profondità chiusa superiormente potrebbe fungere, senza nessuna modifica (salvo una verifica che sia davvero stagna), da serbatoio di aria compressa.
    Tutta l'attrezzatura si ridurrebbe al tubo dell'aria e al macchinario in superficie (pompa e espansore, magari nella stessa macchina, più un generatore). Meno di così non si può.

    Interessante anche il problema di ridurre al minimo le dispersioni nel ciclo di carica/scarica, cioè di compressione/espansione dell'aria, operazioni che dovrebbero essere realizzate in modo il più possibile isotermico. Potrebbe essere un pistone che funge da compressore ed espansore, termostatizzato con acqua di mare.
    Ultima modifica di Stregatto; 06-03-2016 a 18:26

  5. #5
    Seguace

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    C'è qualcosa che ti sfugge : se usi la pressione esterna al contenitore per compensare quella interna che succede appena prelevi aria compressa riducendo quindi la pressione interna ? Niente se le pareti del contenitore sono dimensionate per la massima pressione esterna in caso contrario avrai il collasso verso l'interno delle pareti.In pratica non cambia assolutamente nulla rispetto ad un contenitore classico tipo bombola : in ogni caso il contenitore deve essere dimensionato per la pressione massima.Altro particolare non trascurabile : se vuoi immettere aria in un contenitore sottoposto ad una pressione di 10 atm devi ovviamente pompare ad una pressione superiore a 10 atm e quindi devi usare un'energia molto maggiore rispetto a quella necessaria per immettere aria in un contenitore che parte dalla normale pressione atmosferica.A questo punto dove stanno i vantaggi ?
    Viva la tecnologia che semplifica la vita.

  6. #6
    Paladino del Forum

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    Giusto Serman. Però se il contenitore è flessibile, se è vuoto sarà schiacciato da 10 atm ma non per questo se è essere robusto,,,e quando arriva a 10 atm in pratica è in equilibrio. Se la stessa cosa la fai con 1 atm esterna, il contenitore deve resistere ad un Delta 9 ma da dentro verso fuori....e non da vuoto ..che per un contenitore elastico non è proprio la stessa cosa...
    CASA NO GAS: Costruzione anni '30, No Cappotto, Doppi Vetri, Isolamento Solaio,4 lati liberi SUPERFICIE RISCALDATA: 250 mq su 2 Piani (Radiante) + Taverna 120 mq (Fancoil, in modo discontinuo) GENERATORE: PDC 12 kW Zubadan Mitshubishi+ Boiler 200 Lt per ACS RAFFRESCAMENTO: Aermec on-off FV: 15,18 kW di Sunpower + Tigo (pesanti ombre) CUCINA Induzione

  7. #7
    Seguace

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    Marcober, se vuoi comprimere a 10 atm dell'aria in un contenitore elastico sottoposto a una pressione esterna di 10 atm devi pomparla a 20 atm perché a 10 atm non entrerebbe niente visto che è la situazione di equilibrio interno/esterno.Ciò significa che il contenitore deve comunque essere dimensionato per il Delta P che in questo caso è sempre di 10 atm sia in terra che in fondo al mare.
    Viva la tecnologia che semplifica la vita.

  8. #8
    Paladino del Forum

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    ma non devi per forza pompare a 20 ..basta pompare a 11...e hai Delta 9 con la zona da dove pompi...ma hai 1 sul contenitore. Poi quando lo svuoti , se anche hai 10 arm che spingono sul palloncino sgonfio....non succede nulla...perché spingono su entrambi i lati...
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  9. #9
    Seguace

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    Che te ne fai di aria compressa a 1 atm ? Dovresti avere volumi del contenitore dieci volte più grandi che a 10 atm per la stessa energia. È comunque il discorso vale anche per un contenitore a terra che per reggere 1 atm potrebbe essere una semplice vescica di gomma...Perché pompare aria a 11 atm sott'acqua quando posso avere la stessa energia stoccata a terra pompando la stessa aria a solo 1 atm ?
    Viva la tecnologia che semplifica la vita.

  10. #10
    Paladino del Forum

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    Quote Originariamente inviata da serman Visualizza il messaggio
    Perché pompare aria a 11 atm
    Che te ne fai di aria compressa a 1 atm ?
    Non vedi che sei in contraddizione?

    se pompi a 11 per iniziare a riempire..poi hai 11 da fruttare..ma sulla vescica hai 1.

    Infatti il delta fra zona di presa e serbatoio è 10 (11-1)..mentre il serbatoio è "precaricato" a 10...solo che sino a 10 in pratica non si apre..ma quando è chiuso (vuoto) pur essendo sottoposto a 10 , di fatto la parete non è sollecitata perchè la pressione è uguale su ogni lato.
    Se passi 10 inizi a dilatare la vescica, ma a 11 l'hai dilatata come se in aria semplice l'avesi riempita a 2 (assoluti)..ottenendo a setssa dilatazione...ma rispetto a dove hai la pompa-generatore..hai delta 10, sia pewr pompare che epr utilizzare..e questo significa che per unita di volume del serbatoio hai molta piu energia stoccata (penso aumenti col quadrato o col cubo della pressione)
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  11. #11
    Seguace

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    Ma quanto ti è costata quell'energia ? Per pompare a 11 atm hai bisogno di molta più potenza che a 1 atm per cui il bilancio è sempre in pari : ottieni sempre quello che hai dato (meno le perdite) sia a terra che in fondo al mare. Solo che a terra e molto più semplice e molto meno costoso.
    Viva la tecnologia che semplifica la vita.

  12. #12
    Paladino del Forum

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    Quote Originariamente inviata da serman Visualizza il messaggio
    Ma quanto ti è costata quell'energia ? Per pompare a 11 atm hai bisogno di molta più potenza che a 1 atm per cui il bilancio è sempre in pari : ottieni sempre quello che hai dato (meno le perdite) sia a terra che in fondo al mare. Solo che a terra e molto più semplice e molto meno costoso.
    esatto..ottieni quello che dai (meno le perdite)..per cui pompi in modo costoso ma ottieni poi elevata pressione relativa da sfruttare.

    Solo che stoccare 1000 lt di aria 10 atm a terra devi avere un serbatoio che resiste 10 atm..se lo fai 100 mt sotto il mare ti basta un sacchetto della spesa da 1000 lt che resista il suo peso...se lo riempi a 999 lt lui di fatto non è in pressione..cioè non sta forzando le catene polimeriche che lo costituiscono..è a 10 atm ma è "floscio" come una medusa...insomma..non puo esplodere, la massimo se si fora..sale la bolla d'aria...devi solo ancorarlo al fondo per vincere la risalita.

    Se è "vuoto" è impaccato su se stesso..ma un sacchetto non lo distruggi se lo comprimi vuoto..ma lo distruggi s elo gonfi oltre la resistenza strutturale.

    Quindi idea di stregatto..che con materiali poveri puoi stoccare una pressione relativa elevata è corretta.

    Che poi ci sia convenienza a farlo... posso anche dubitare..ma bisognerebbe fare dei conti.

    Di certo accumulare energia sotto forma di aria compressa mi pare che sia poco efficiente..salvo che (forse) puoi sfruttare l'energia termica/frigorifera che produci quando comprimi/ espandi l'aria..in tal caso forse il bilancio energetico avrebbe senso...quando comprimo scaldo un arete di riscaldamento..quando espando raffreddo celle frigo per alimenti (esempio pesce visto che siamo al mare..)
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  13. #13
    Paladino del Forum

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    Ci sono altri problemi , Marco a comprimere un pallone elastico o un tubolare gonfiabile in fondo al mare , in quanto devi considerare che il pallone riempiendosi riceve una spinta dal basso verso l'alto .
    Ci vorrebbe un sistema complicato per tenere il pallone in fondo al mare a 100 o 1000 metri , da considerare anche le correnti marine che distruggono tutto .
    Insomma l'idea mi sembra poco fattibile .
    Dante : " Fatti non foste a viver come bruti .... "

  14. #14
    Al Mizar
    Ospite

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    Io metterei l'accento su Rendimento di compressione e Rendimento di espansione; ossia, quanta dell'energia impiegata per comprimere l'aria, è possibile recuperare facendo espandere questa aria? Mi sa che siamo vicini al 30% del 30%, ossia circa il dieci per cento.
    Quanto a realizzare compressione ed espansione isoterme sott'acqua ...

  15. #15
    Paladino del Forum

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    concordo che è complicato ...e probabilmente di scarso interesse , penso a causa della scarsa efficienza dei compressori e turbine ad aria rispetto all'acqua.

    In ogni caso i Norvegesi avevano in mente un sistema diverso... A storage power plant on the seabed

    creare serbatoi sottomarini da svuotare e riempire di acqua..sfruttando il delta di pressione con la superficie..ma in questo caso i serbatoi devono resistere alla pressione.

    L'idea di stregatto di usare aria e un "accumulo floscio" mi intriga di più...specie se, come detto, si riesce ad usare la parte termica delle operazioni di compresisone-decompresione.

    La decompressione del gas è gia una attività che viene fatta con recupero energetico (generazione elettrica) e termico (frigorifero)..per cui stiamo parlando di tecnologie disponibili..e comunque ci sono 2 impianti ad aria operativi https://www.eon.com/content/dam/eon-...ntorf_engl.pdf e CAES < McIntosh Power Plant < Generation < Energy Resources < PowerSouth Energy Cooperative

    Per cui con dei serbatoi magari collassabili (a fisarmonica?) , magari potrebbero funzionare anche in mare...ovvio...con tutti i problemi connessi con ambienti poco ospitali..se ci fosse caverna oppure miniera esaurita,meglio
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  16. #16
    Seguace

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    Scusa Macober ma non capisco perché pensi che una pressione alta sia più "sfruttabile " . L'energia che ottieni è legata sia alla pressione che al volume per cui puoi ricavare la stessa energia con una bassa portata ad alta pressione o una grande portata a pressione inferiore.A terra non sono costretto a usare una pressione alta come in fondo al mare : semplicemente uso un contenitore più grande a bassa pressione. Trattandosi di applicazioni statiche non ho problemi di ingombro come su un mezzo mobile. In fin dei conti la pressione del mare di per se è una grandezza statica paragonabile alla forza di gravità (che di fatto la genera) se compi del lavoro per contrastarla al massimo avrai di ritorno lo stesso lavoro al ristabilimento dell'equilibrio. Tralasciando le quasi insuperabili problematiche tecniche ben evidenziate da altri interventi alla fine mi chiedo : ma che vantaggi ho ?
    Viva la tecnologia che semplifica la vita.

  17. #17
    Paladino del Forum

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    Concordo .
    Si potrebbe pensare a un serbatoio con grosso pistone a tenuta ermetica , con un peso di tonnellate sopra , che si alza e si abbassa in base alla pressione .
    Oppure parimenti un robusto tubolare o pallone con un peso sopra che si abbassa o si alza in base alla pressione interna .
    Dante : " Fatti non foste a viver come bruti .... "

  18. #18
    Paladino del Forum

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    Quote Originariamente inviata da serman Visualizza il messaggio
    Trattandosi di applicazioni statiche non ho problemi di ingombro come su un mezzo mobile. In fin dei conti la pressione del mare di per se è una grandezza statica paragonabile alla forza di gravità (che di fatto la genera) se compi del lavoro per contrastarla al massimo avrai di ritorno lo stesso lavoro al ristabilimento dell'equilibrio. Tralasciando le quasi insuperabili problematiche tecniche ben evidenziate da altri interventi alla fine mi chiedo : ma che vantaggi ho ?
    Non è (o potrebbe non essere) una questione di ingombro ma di costo.
    Se lo faccio i superficie, devo avere enormi serbatoi con parete spessa in modo da resistere lle pressioni che servono.
    Nel link che ho messo, di dice che il range migliore per immagazzinare aria è fra 46 e 66 bar... e l'accumulo sono 2 caverne diametro 40 e alte 150 metri.
    Cosa costa costruire un accumulo in ferro di queste dimensioni e che resista a 70 bar?

    Se invece lo metto 600 metri sotto il mare, ho gia 60 bar.
    E se ho un contenitore collassabile e lo riempo a 60 bar..sino a quando non ho messo i litri di capacita nominale del contenitore, non ho pressione differenziale sula parete del contenitore.
    Se anche avessi il sacco vuoto (pressione interna ZERO) la parete non è sottoposta a stress.
    Se la riempo di aria a 60 bar, compenos la pressione esterna..stress del contenitore zero.
    Ma se il contenitore è in comunicazione co superficie, sfrutto 60 bar ..ovvio che devo poi pompare 60 bar..ma il discorso è proprio legato al rapporto fra potenza e pressione.
    Se accumulo a 60 bar, nello stesso volume riesco a metere una potenza molto maggiore a parita di litri del contenitore..penso sia una funzione logaritmica..per cui il Megawh incrementale che immagazzino (alla pressione marginale sempre piu alta) mi aumenta moltissimo l'energia immagazzinata..ma di fatto sempre dentro lo stesso contenitore..quindi a costi fissi costanti.
    se invece di un contenitore a 60 bar dovessi fermarmi a 20 bar..non mi basterebbero nemmeno 3 contenitori..ma probabilmente decine di contenitori di egual dimensione..per via della curva logaritmica.


    Poi esiste un secondo fattore..la pressione costante.

    Se hai un contenitore in superficie...la sua pressione varia man mano che lo riempi e lo svuoti...ma l'efficienza del compressore e della turbina varia al variare della pressione ..con una P ottimale che puo essere ottimizzata in base a certi parametri costruttivi. Presumo che efficienza di produzione dela turbina che sfrutta sia funzione del delta P che hai..piu è elevato, piu efficienza sale.

    Se hai accumulo in fondo al mare..la pressione è costante dal primo all'ultimo litro che metti nel serbatoio...e questo pare sia un bel vantaggio nella resa.

    Per capire guarda pg 12 del secondo link..e immagina che il serbatoio con battente sia un pallone da campo da tennis ancorato sul fondo del mare...avresti un accumulo che puo essere molto economico (non spesso perche mai in pressione positiva)...molot grande...e con battente di acqua in superficie, quindi a pressione costante.

    Non dico che sia facile...o che sia economico...ma nemmeno generare idrogeno sembra comunque particolarmente efficiente come sistema di stoccaggio energetico....per cui non è detto che possa essere una strada...ripeto, dove sfruttare il calore di compressione e il freddo di decompressione è interessante...cosi come avviene gia per GNL
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  19. #19
    Paladino del Forum

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    Quote Originariamente inviata da zagami Visualizza il messaggio
    Concordo .
    Si potrebbe pensare a un serbatoio con grosso pistone a tenuta ermetica , con un peso di tonnellate sopra , che si alza e si abbassa in base alla pressione .
    Oppure parimenti un robusto tubolare o pallone con un peso sopra che si abbassa o si alza in base alla pressione interna .
    pero cosi hai sempre un delta fra interno (metti 70 bar) ed esterno (1 bar)..e quindi il serbatoio deve resistere a tale pressione differenziale.
    Se tale serbatoio è in fondo al mare...i 70 bar li hai fuori..se dentro non spingi a 70, non metti nulla...se spingi a 70 lo dilati sino ala sua capacità geometrica ma con pressione fra le 2 facci pari a zero
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  20. #20
    Seguace

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    Insisto, non serve avere una pressione elevata per fare un accumulo di aria compressa. Anche 1bar è sufficiente come avviene normalmente per i gasometri cittadini. Perché volete complicarvi la vita ? Se non ci sono problemi di spazio non serve buttare soldi per strutture che devono reggere alte pressioni, oltretutto pericolose. Se non ricordo male in passato sono stati fatti progetti di accumulo aria compressa a bassa pressione che prevedevano come serbatoi il recupero di miniere dismesse o vecchi giacimenti esauriti di metano.
    Viva la tecnologia che semplifica la vita.

  21. RAD
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