Discussione:
Alternative alla energia potenziale idroelettrica
(troppo vecchio per rispondere)
Roberto Deboni DMIsr
2021-08-17 16:50:40 UTC
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Si era' gia' parlato di soluzioni con gru, che, mi dispiace,
ma come la proposta degli acquiloni per catturare l'energia
eolico, non mi lasciano conviti. Cavi e funi in movimento
ciclico non mi danno grande fiducia della durabilita'. Ma
ci sono due proposte che mi convincono di piu':

<https://n-e-l-g.de/>

"New Energy Let’s Go UG (hb), a private limited company under
German law, was founded by Sven Bode as SPV for handling the
patents of Heindl Energy GmbH."

Le capacita' energetiche declamate sono tra 1 e 10 GW·h.
Questa soluzione ricorda alla lontana i serbatoi di metano
che si alzano e abbassano a seconda della disponibilita'.
Notare nella grafica, se il disegno e' in qualche modo in
scala, come il "pistone" abbia l'area di alcuni campi di
calcio.

Ma trovo ancora piu' affascinante un altra variante:

<https://www.gravitypower.net/technology-gravity-power-energy-storage/>

Gravity Power viene caricato una volta sola di acqua, alla sua
entrata in servizio, poi viene sigillato e non c'e' piu' alcun
consumo di acqua, il che indica di una soluzione adatta anche ai
deserti. Gravity Power mostra dei grafici molto ambiziosi in
termini di LCOE. Secondo i loro calcoli starebbero sotto i $100/MW-h.
Come dire $0,1/kW·h. Se pensate che le batterie di Musk sono sopra
i $100/kW·h, ma quello pero' non e' un LCOE ... ma il costo della
batteria.

In ogni caso, citano per l'idroelettrico a pompaggio (che finora ho
pensato alla soluzione di accumulo piu' economica ... termico a
parte) non meno di $110/MW·h.
Le batterie a flusso (redox) sono indicato a sfiorare i $200/MW·h
e le tanto decantate batterie stazionarie agli ioni di litio a non
meno di $250/MW·h (come dire $0,25/kW·h, costo per ogni kW·h di
energia spostato, al netto delle perdite di carica).

Dispiace che non abbiano incluso l'accumulo termico del solare
termodinamico.

La fonte indicata e' questa:

<https://www.pnnl.gov/ESGC-cost-performance>

a risposta di una sfida sull'accumulo di energia promosso
dal DOE (dipartimento dell'energia degli Stati Uniti).

Leggiamo: "The technologies currently being evaluated are:"

* lithium-ion (lithium iron phosphate and
nickel manganese cobalt chemistries)
vedi acronimi LFP e NMC
* vanadium redox flow
* lead acid
* pumped storage hydropower (PSH)
* compressed air energy storage (CAES)
* hydrogen

Ecco il sito del DOE sulla sfida:

<https://www.energy.gov/energy-storage-grand-challenge/energy-storage-grand-challenge>

e la sua posizione sul solare termodinamico:

<https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/07/f76/ESGC Draft
Roadmap_2.pdf>

dove a pagina 118 scrivono:

"The key value proposition of CSP is its ability to enable solar
electricity on demand through low-cost integration of thermal
energy storage (TES). Further, CSP systems use traditional
turbine-based heat engines, which are used to generate the
majority of global electricity. This combination of readily
scalable energy storage and proven turbine technology can provide
reliable and flexible renewable electricity production."

Chissa' se qualche politico italiano di quelli oggi in Parlamento
ha mai letto questo documento del DOE. Dopotutto e' solo del
dicembre 2020, cioe' dovrebbe rientrare nella loro limitata
capacita' di memoria ...

Cioe' che quindi manca e' il TES (thermal energy storage).
Ed ancora:

"A key advantage of CSP designs is that, by placing the storage
between the receiver (which collects the concentrated light and
converts it to heat) and the steam turbine/generator, solar
energy collection is fully decoupled from electricity generation."

E la scalabilita':

"Moreover, the low marginal cost of additional molten salt makes it
extremely cost-effective to go to very long-duration storage
capacities of more than 10 hours ..."

A cosa punta il DOE:

"DOE is targeting the development of technologies that can raise the
temperature of the heat delivered to a power cycle in a CSP plant to
approximately 720°C, helping to increase the efficiency of the plant
and reduce costs."

Ma ora, i fotovoltaicisti (quelli del "fotovoltaico sopra tutto",
si tengano forte:

"Reflecting the increased value of dispatchable solar, the 2030
target for CSP baseload plants with a minimum of 12 hours of
energy storage is $0.05 per kWh."

Per chi non ha capito: l'introduzione massiva di generazione da
fonti intermittenti (eolico e fotovoltaico) ha fatto aumentare il
prezzo della "dispacciabilita'" dell'energia, ovvero quel valore
che si somma al costo dell'energia, perche' l'energia e' fornita
quando lo chiede il mercato e non quando il Sole la rende disponibile.

Il CSP puo' contrastare questo incremento dei costi, potendo
prendere energia dal Sole e dispacciarlo a potenziali costi che
il DOE spera di spingere in giu' verso i $0,05/kW·h cioe' $50/MW·h
(e questo e' un LCOE).

Ed ecco spiegato perche' nella tabella di Gravity Power non hanno
messo il concorrente TES, accumulo termico di energia.

Nel documento poi ci rimandano ad uno del NREL:

<https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/71912.pdf>
AC
2021-08-18 07:47:42 UTC
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Post by Roberto Deboni DMIsr
<https://www.gravitypower.net/technology-gravity-power-energy-storage/>
Gravity Power viene caricato una volta sola di acqua, alla sua
Sbaglio o il diapositivo necessita di un anello resistente alla
pressione?
--
Augusto
Roberto Deboni DMIsr
2021-08-18 11:21:03 UTC
Permalink
Post by Roberto Deboni DMIsr
<https://www.gravitypower.net/technology-gravity-power-energy-storage/>
Gravity Power viene caricato una volta sola di acqua, alla sua
Sbaglio o il diapositivo necessita' di un anello resistente alla pressione?
Infatti, sara' da vedere quali sono le perdite per attrito.
Soviet_Mario
2021-08-18 12:32:07 UTC
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Post by AC
Post by Roberto Deboni DMIsr
<https://www.gravitypower.net/technology-gravity-power-energy-storage/>
Gravity Power viene caricato una volta sola di acqua, alla
sua
Sbaglio o il diapositivo necessita di un anello resistente
alla pressione?
inizialmente ho pensato : figooo !

Poi mi sono detto : l'acqua toglie un'unità alla densità di
accumulo : una roccia di densità 4, conta come se avesse
densità 3 e perde il 25 % di energia potenziale.

E mi sono anche detto : ma possibile che una turbina renda
di più di un ingranaggio con una catena o cremagliera ?

Alla fine mi son risposto di no, per cui imho sarebbe più
efficace una cavità vuota e il contrappeso che viene issato
nell'aria, con cremagliere o catene.

Boh
--
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
Roberto Deboni DMIsr
2021-08-18 13:35:10 UTC
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Post by Soviet_Mario
Post by AC
Post by Roberto Deboni DMIsr
<https://www.gravitypower.net/technology-gravity-power-energy-storage/>
Gravity Power viene caricato una volta sola di acqua, alla sua
Sbaglio o il diapositivo necessita di un anello resistente alla
pressione?
inizialmente ho pensato : figooo !
Fino a quando non fanno un prototipo, e' tutto da vedere.
Post by Soviet_Mario
una roccia di densità 4, conta come se avesse densità 3 e perde il 25 %
di energia potenziale.
!!!!

Forse intendeva perde il 25% di potenziale capacita', che e'
cosa bene diversa dal perdere il 25% di energia !!!!
Post by Soviet_Mario
E mi sono anche detto : ma possibile che una turbina renda di più di un
ingranaggio con una catena o cremagliera ?
Secondo lei, l'industria cosa ha concluso ?
Post by Soviet_Mario
Alla fine mi son risposto di no,
E rieccoci, ancora un esempio di un esperto in materie fisiche che
si mette a ragionare sulle scienze meccaniche o di altro tipo ...
Visto spesso nei dibattiti sul nucleare ...

Una moderna turbina Francis arriva al 95% di efficienza
e fino a 1000 MW per una sola unita' (ma si puo' costruire
anche per pochi chilowatt di potenza). Il salto ideale
si ha tra 100 e 300 metri (la zona dal 95% di efficienza).
A Itaipu (Brasile-Paraguay) e Three Gorges (Cina) le
turbine sono Francis da 700 MW di potenza.

Dove il dislivello e' basso (ad esempio, l'idroelettrico
fluente senza grossi dislivelli o dighe impegnative), ci sono
le turbine Kaplan, che operano intorno al 90% di efficienza
se e' garantito un salto di almeno 5 metri (ma puo' funzionare
anche con solo un metro, perdendo pero' efficienza).

Con grandi dislivelli, fino a 2000 metri, abbiamo le
turbine Pelton, che arrivano ancora una volta al 95% di
efficienza. La turbina Pelton e' molto interessante
perche' si puo' anche fare di microtaglia (intorno al
chilowatt con efficienze ancora del 90%) a patto di
avere un salto di almeno 100 metri. Notare che la turbina
Pelton non ha limiti teorici, potrebbe anche coprire
salti idraulici di 4000 metri ed oltre.
Post by Soviet_Mario
per cui imho sarebbe più efficace una
cavità vuota e il contrappeso che viene issato nell'aria, con
cremagliere o catene.
Senta, cosa c'e', in apparenza, di piu' efficiente di una ruota
con "cave" (secchi) da riempire d'acqua ? L'acqua viene versata
nella cava, senza perdere una goccia, il peso dell'acqua fa ruotare
il mulino, che poi svuota la cava prima di riportarla su. Secondo il
suo ragionamento l'efficienza in termini di energia potenziale
"captata" dovrebbe essere del 100%, giusto ?

Eppure, i mulini ad acqua sono rimasti cimeli storici, secondo lei
perche' ?

In realta' non erano male: si avevano efficienze tra l'80% e
il 90% (ma mai del 100%), ma come puo' vedere oggi la
tecnologia fa di meglio.

Le pongo una domanda per farle ragionare: secondo lei, quanta della
energia immessa dall'albero motore nel cambio di un auto poi finisce
sulle ruote ?

E perche' non e' il 100%, come spera sia nel caso di contrappesi,
cremagliere o catene ?


E poi c'e' un altra questione, che entra in gioco se
andiamo a ragionare in megawatt di potenza.
Secondo il suo ragionamento, non c'e' efficienza maggiore
di cremagliere (o ingranaggi ?). Ebbene, perche' le locomotive
diesel di taglia oltre i 600 CV usano la trasmissione
idraulica (a cui lei non pare credere valida):

<Loading Image...>

Invece del tradizionale cambio meccanico usato su questi:

<Loading Image...>

?

Sia chiaro, la "trasmissione elettrica" (diesel->generatore->
cavi elettrici> motori sugli assi), ha soppiantato anche la
soluzione idraulica, ma volevo solo evidenziare come gli
ingranaggi si fermano ben prima della idraulica.

Se non e' chiaro, la D342 delle FS non ha motori elettrici
di trazione a bordo. Abbiamo l'olio che fa girare un
convertitore di coppia (una specie di turbina) su ogni asse.
Roberto Deboni DMIsr
2021-08-18 13:41:55 UTC
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Post by Roberto Deboni DMIsr
Post by Soviet_Mario
Post by AC
Post by Roberto Deboni DMIsr
<https://www.gravitypower.net/technology-gravity-power-energy-storage/>
Gravity Power viene caricato una volta sola di acqua, alla sua
Sbaglio o il diapositivo necessita di un anello resistente alla
pressione?
inizialmente ho pensato : figooo !
Fino a quando non fanno un prototipo, e' tutto da vedere.
Post by Soviet_Mario
una roccia di densità 4, conta come se avesse densità 3 e perde il 25
% di energia potenziale.
!!!!
Forse intendeva perde il 25% di potenziale capacita', che e'
cosa bene diversa dal perdere il 25% di energia !!!!
Post by Soviet_Mario
E mi sono anche detto : ma possibile che una turbina renda di più di
un ingranaggio con una catena o cremagliera ?
Secondo lei, l'industria cosa ha concluso ?
Post by Soviet_Mario
Alla fine mi son risposto di no,
E rieccoci, ancora un esempio di un esperto in materie fisiche che
si mette a ragionare sulle scienze meccaniche o di altro tipo ...
Visto spesso nei dibattiti sul nucleare ...
Una moderna turbina Francis arriva al 95% di efficienza
e fino a 1000 MW per una sola unita' (ma si puo' costruire
anche per pochi chilowatt di potenza). Il salto ideale
si ha tra 100 e 300 metri (la zona dal 95% di efficienza).
A Itaipu (Brasile-Paraguay) e Three Gorges (Cina) le
turbine sono Francis da 700 MW di potenza.
Dove il dislivello e' basso (ad esempio, l'idroelettrico
fluente senza grossi dislivelli o dighe impegnative), ci sono
le turbine Kaplan, che operano intorno al 90% di efficienza
se e' garantito un salto di almeno 5 metri (ma puo' funzionare
anche con solo un metro, perdendo pero' efficienza).
Con grandi dislivelli, fino a 2000 metri, abbiamo le
turbine Pelton, che arrivano ancora una volta al 95% di
efficienza. La turbina Pelton e' molto interessante
perche' si puo' anche fare di microtaglia (intorno al
chilowatt con efficienze ancora del 90%) a patto di
avere un salto di almeno 100 metri. Notare che la turbina
Pelton non ha limiti teorici, potrebbe anche coprire
salti idraulici di 4000 metri ed oltre.
Post by Soviet_Mario
per cui imho sarebbe più efficace una cavità vuota e il contrappeso
che viene issato nell'aria, con cremagliere o catene.
Senta, cosa c'e', in apparenza, di piu' efficiente di una ruota
con "cave" (secchi) da riempire d'acqua ? L'acqua viene versata
nella cava, senza perdere una goccia, il peso dell'acqua fa ruotare
il mulino, che poi svuota la cava prima di riportarla su. Secondo il
suo ragionamento l'efficienza in termini di energia potenziale
"captata" dovrebbe essere del 100%, giusto ?
Eppure, i mulini ad acqua sono rimasti cimeli storici, secondo lei
perche' ?
In realta' non erano male: si avevano efficienze tra l'80% e
il 90% (ma mai del 100%), ma come puo' vedere oggi la
tecnologia fa di meglio.
Le pongo una domanda per farle ragionare: secondo lei, quanta della
energia immessa dall'albero motore nel cambio di un auto poi finisce
sulle ruote ?
E perche' non e' il 100%, come spera sia nel caso di contrappesi,
cremagliere o catene ?
E poi c'e' un altra questione, che entra in gioco se
andiamo a ragionare in megawatt di potenza.
Secondo il suo ragionamento, non c'e' efficienza maggiore
di cremagliere (o ingranaggi ?). Ebbene, perche' le locomotive
diesel di taglia oltre i 600 CV usano la trasmissione
<https://it.wikipedia.org/wiki/Locomotiva_FS_D.342.4000#/media/File:D342_4010_(5348623122_cropped).jpg>
<https://it.wikipedia.org/wiki/Automotrici_FSE_Ad_31-45#/media/File:Ad_41_entrando_in_Stazione_di_Zollino_in_aprile_2017.jpg>
?
Sia chiaro, la "trasmissione elettrica" (diesel->generatore->
cavi elettrici> motori sugli assi), ha soppiantato anche la
soluzione idraulica, ma volevo solo evidenziare come gli
ingranaggi si fermano ben prima della idraulica.
Se non e' chiaro, la D342 delle FS non ha motori elettrici
di trazione a bordo. Abbiamo l'olio che fa girare un
convertitore di coppia (una specie di turbina) su ogni asse.
Un altro esempio della superiorita' della idraulica su
cavi e funi le ha guardando questo:

<Loading Image...>

Perche' non usare ingranaggi ? Dopotutto si tratta di
movimenti sullo stesso asse, piu' facile di cosi' ...
Almeno per il primo perno, quello che porta tutto il
peso. Eppure, ha mai visto anche un piccolo escavatore
che usa un ingranaggio per alzare abbassare il braccio ?
Dopotutto un pistone e' piu' costoso da costruire di
una semplice cremagliera. Eppure ...

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