L'idea proposta per questo finanziamento è quella di creare un apparato sperimentale per la valutazione di un nuovo sistema di storage per immagazzinare l'energia elettrica e termica. Il sistema proposto è un sistema di stoccaggio di energia ad alta efficienza, il quale permette di stoccare energia mediante la compressione di un gas, effettuata tramite la compressione di un liquido e quindi successivamente riutilizzare l'energia mediante l'espansione di un gas fatta sempre tramite l'espansione di un liquido. L'idea quindi di sfruttare per la compressione e l'espansione del gas, un liquido, è quella di aumentare l'efficienza del sistema, sostituendo macchine poco efficienti, come compressori e turbine, con macchine idrauliche a più alta efficienza. Inoltre utilizzando scambiatori di calore durante la fase di compressione, si riesce ad ottenere processi di carica / scarico quasi isotermi, aumentando così l'efficienza del sistema e ottenendo anche un recupero del calore generato.
Al fine di indagare l'efficienza del sistema del sistema proposto, si progetterà un apparato sperimentale in laboratorio in piccola scala. Tale sistema permetterà di indagare il funzionamento del sistema, di indagare come la pressione e la temperatura variano durante le fasi di compressione ed espansione e quindi di valutare l'efficienza del sistema proposto.
All'interno del piccolo serbatoio che verrà utilizzato per le fasi di compressione ed espansione, verrà inserito inizialmente aria, come fluido di stoccaggio di energia primaria, ed olio come fluido di compressione ed espansione secondario. Successivamente di proverà a cambiare l'aria con fluido con altre caratteristiche termo fisiche, tipo R134a. questo al fine di migliorare l'efficienza del sistema e valutare la possibilità di umentare il recupero del calore prodotto in fase di compressione.
L¿innovatività della ricerca proposta è strettamente correlata alla necessità di aumentare l¿efficienza di un sistema di stoccaggio dell¿energia elettrica per poter essere competitivo con i più comuni sistemi di accumulo elettrochimico, ma soprattutto di poter recuperare altra forma di energia che in un sistema a compressione viene generata. Infatti un sistema di questo tipo è classificabile all¿interno dei sistemi CAES (Compressed Air Energy Storage), di cui abbiamo parlato nel paragrafo relativo all¿inserimento della ricerca nel contesto nazionale ed internazionale.
Come descritto in precedenza nei vari studi effettuati l¿esigenze nei vari sviluppi è sempre legata all¿aumento dell¿efficienza energetica del sistema completo.
Per fare ciò l¿idea è quella di utilizzare un liquido pistone per comprimere il gas, in modo da utilizzare macchine di compressione nettamente più efficienti.
Lo studio quindi si propone di valutare le caratteristiche migliori per i due fluidi presenti (acqua ed aria) al fine di ottimizzare l¿efficienza del sistema e massimizzare l¿energia termica e totale prodotta.
Il liquido pistone ha un ruolo secondario in questo sistema. Le caratteristiche termo fisiche che deve avere sono quindi legate alla compatibilità con il gas di compressione, alla capacità di non mischiarsi con lo stesso e alla capacità di rendere la compressione il più efficiente possibile. D¿altro canto il gas deve avere delle capacità principali che sono quelle legate ad una pressione di saturazione elevata al fine di stoccare una grossa quantità di energia e deve essere compatibile con gli aspetti ambientali (non infiammabile, non tossico). Infine il sistema di recupero del calore deve essere tale da poter ottimizzare gli scambi termici tra gas e liquido, mantenendo inalterate le caratteristiche principali del sistema.
Attualmente non ci sono dati relativi all¿indagini sulle proprietà dei due fluidi accoppiati fra loro per realizzare una compressione prima ed un espansione successiva. Sarà quindi utile fare alcune indagini sperimentali su alcuni fluidi in possesso nel laboratorio, successivamente validare il modello matematico per poter quindi ampliare le possibili scelte.
Per quanto sopra illustrato, le potenzialità di realizzare un avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte sono insite nell'innovatività dello studio proposto. Al riguardo, si ritiene che il raggiungimento degli obiettivi elencati nel precedente paragrafo possa contribuire a colmare la lacuna di conoscenza ad oggi esistente sull'argomento oggetto della presente ricerca.