Centrale elettrica ad aria compressa

Una centrale ad aria compressa è una centrale ad accumulo centrale. In tutti i tipi è costituito almeno da un volume di accumulo di aria compressa, ad esempio una caverna di sale, un compressore, una turbina e una macchina elettrica. In una centrale ad aria compressa, l'aria viene compressa da un compressore ad azionamento elettrico durante il processo di carica. L'aria compressa viene solitamente immagazzinata in caverne ad una pressione compresa tra i 50 e i 70 bar. Durante il processo di scarico, l'aria viene estratta dalla caverna ed espansa in una turbina per generare elettricità. La rotazione della turbina produce elettricità nel generatore, che può essere reimmessa nella rete elettrica. La compressione nel compressore così come l'espansione nella turbina può avvenire in diversi stadi di pressione. Il motore elettrico per il compressore e il generatore a turbina possono essere identici. Si parla quindi di un motore-generatore.

Le formazioni geologiche come le caverne saline, le falde acquifere o i depositi di gas naturale sfruttati sono adatti come volumi di stoccaggio di aria compressa. Inoltre, l'aria compressa può anche essere immagazzinata fuori terra in impianti di stoccaggio di tubi di gas o serbatoi sferici.

I compressori dinamici e le turbine (turbomacchine) sono adatti a questo scopo.

La compressione nel compressore provoca il riscaldamento dell'aria. Prima di caricare il volume di stoccaggio dell'aria compressa, l'aria deve essere raffreddata. Questo avviene rilasciando calore nell'ambiente. Questo tipo è noto come diabatico. I tipi basati sull'accumulo di calore sono chiamati centrali adiabatiche ad aria compressa.

Quando il serbatoio di accumulo dell'aria compressa viene scaricato, il calore viene restituito all'aria a monte della turbina. Nelle piante diabatiche questo si fa sparando gas naturale o olio combustibile simile ad una turbina a gas. Per migliorare l'efficienza, l'aria può essere preriscaldata prima della combustione utilizzando un recuperatore. Il recuperatore utilizza il calore residuo dei gas di scarico per preriscaldare l'aria. Le centrali adiabatiche ad aria compressa riscaldano l'aria utilizzando il calore accumulato. Si può fare a meno della co-combustione. A differenza delle centrali adiabatiche ad aria compressa, le centrali adiabatiche ad aria compressa sono prive di emissioni e hanno una maggiore efficienza energetica.

I volumi di stoccaggio dell'aria compressa sono divisi in stoccaggio a spazio uguale e stoccaggio a pressione uguale. Nel caso di accumulatori a spazio uguale, il volume è costante e la pressione dell'accumulatore è variabile a seconda del riempimento dell'accumulatore. Nei serbatoi di stoccaggio a pressione uguale, il volume della caverna viene regolato in funzione del livello di riempimento del serbatoio di stoccaggio. Allo stesso tempo, la pressione è costante e indipendente dal contenuto dello stoccaggio. È necessario un serbatoio a pendolo fuori terra per bilanciare le fluttuazioni di pressione. Le fluttuazioni di pressione possono poi essere compensate dalla colonna di liquido.

La gamma abituale di capacità delle centrali ad aria compressa è compresa tra 5 e 500 MW. La capacità massima può essere raggiunta dopo 5-15 minuti, a seconda del tipo di impianto.

Sinonimo(i):

CAES, Accumulatore di energia ad aria compressa, centrale a turbina a gas con stoccaggio integrato per l'ariacompressa

Traduzione in inglese:

compressed air energy storage, CAES