The transition towards renewable energy sources is a global trend, driven by the need to reduce carbon emissions and promote sustainable energy practices. However, the unpredictability of renewable sources such as solar and wind power presents a significant challenge for the energy sector. Energy storage systems are seen as a promising solution to address this challenge, allowing for a more reliable and consistent energy supply. The main focus of the present work is on investigating the Energy Vault solid gravity storage system, a relatively new technology with only one prototype in existence. The first step of this study involves assessing the accuracy of the claimed storage capacity of the system. A detailed analysis is conducted to evaluate the actual storage capacity of the system and its performance under various conditions. In recognition of the fact that Energy Vault is not the only solid gravity-based energy system, a chapter is dedicated to the introduction of other technologies. This chapter provides a comprehensive overview of other solid gravity-based energy storage systems, highlighting their working principles, advantages, and disadvantages. At the end of the chapter, a brief comparison is made between Energy Vault and the other systems. In the subsequent chapter, a model is developed to estimate the working hours and the total energy storage capacity of the Energy Vault system for one year, using the electricity price data of northern Italy as a reference. The model takes into account various parameters such as the system's efficiency and the environmental conditions, to provide a realistic estimate of the system's performance. Furthermore, the Energy Vault system is compared to the Edolo pump hydro energy storage system in Italy, in terms of levelized cost of storage. This analysis provides insight into the feasibility and economic viability of the Energy Vault system as a reliable energy storage solution for renewable sources. The comparison is based on a comprehensive evaluation of the LCOS of both systems, taking into account factors such as the system's efficiency, site adaptation, and investment cost.

La transizione verso fonti di energia rinnovabile è un trend globale, spinto dalla necessità di ridurre le emissioni di carbonio e promuovere pratiche energetiche sostenibili. Tuttavia, l'impredicibilità delle fonti rinnovabili come energia solare ed eolica rappresenta una sfida significativa per il settore energetico. I sistemi di accumulo energetico sono considerati una soluzione promettente per affrontare questa sfida, consentendo un'offerta di energia più affidabile e costante. Il focus principale del presente lavoro è sull'indagine del sistema di accumulo di energia a gravità solida Energy Vault, una tecnologia relativamente nuova con un solo prototipo in esistenza. Il primo passo di questo studio consiste nell'valutare l'accuratezza della capacità di stoccaggio dichiarata del sistema. Viene condotta un'analisi dettagliata per valutare la capacità di stoccaggio effettiva del sistema e le sue prestazioni in diverse condizioni. Riconoscendo il fatto che Energy Vault non è l'unico sistema di accumulo di energia a gravità solida, un capitolo è dedicato all'introduzione di altre tecnologie. Questo capitolo fornisce una panoramica completa di altri sistemi di accumulo di energia a gravità solida, evidenziandone i principi di funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi. Alla fine del capitolo viene effettuato un breve confronto tra Energy Vault e gli altri sistemi. Nel capitolo successivo, viene sviluppato un modello per stimare le ore di lavoro e la capacità totale di stoccaggio di energia del sistema Energy Vault per un anno, utilizzando i dati dei prezzi dell'energia elettrica del nord Italia come riferimento. Il modello tiene conto di vari parametri come l'efficienza del sistema e le condizioni ambientali, per fornire una stima realistica delle prestazioni del sistema. Inoltre, il sistema Energy Vault viene confrontato con il sistema di accumulo di energia idroelettrica a pompa di Edolo in Italia, in termini di costo di stoccaggio livellato(LCOS). Questa analisi fornisce una visione sulla fattibilità e la sostenibilità economica del sistema Energy Vault come soluzione di accumulo energetico affidabile per le fonti rinnovabili. Il confronto si basa su una valutazione completa del costo di stoccaggio livellato di entrambi i sistemi, tenendo conto di fattori come l'efficienza del sistema, l'adattamento al sito e il costo di Investimento.

Gravity-based energy storage system : numerical modelling and techno-economic assessment of a commercial device

Abdolmaleki, Alireza
2022/2023

Abstract

The transition towards renewable energy sources is a global trend, driven by the need to reduce carbon emissions and promote sustainable energy practices. However, the unpredictability of renewable sources such as solar and wind power presents a significant challenge for the energy sector. Energy storage systems are seen as a promising solution to address this challenge, allowing for a more reliable and consistent energy supply. The main focus of the present work is on investigating the Energy Vault solid gravity storage system, a relatively new technology with only one prototype in existence. The first step of this study involves assessing the accuracy of the claimed storage capacity of the system. A detailed analysis is conducted to evaluate the actual storage capacity of the system and its performance under various conditions. In recognition of the fact that Energy Vault is not the only solid gravity-based energy system, a chapter is dedicated to the introduction of other technologies. This chapter provides a comprehensive overview of other solid gravity-based energy storage systems, highlighting their working principles, advantages, and disadvantages. At the end of the chapter, a brief comparison is made between Energy Vault and the other systems. In the subsequent chapter, a model is developed to estimate the working hours and the total energy storage capacity of the Energy Vault system for one year, using the electricity price data of northern Italy as a reference. The model takes into account various parameters such as the system's efficiency and the environmental conditions, to provide a realistic estimate of the system's performance. Furthermore, the Energy Vault system is compared to the Edolo pump hydro energy storage system in Italy, in terms of levelized cost of storage. This analysis provides insight into the feasibility and economic viability of the Energy Vault system as a reliable energy storage solution for renewable sources. The comparison is based on a comprehensive evaluation of the LCOS of both systems, taking into account factors such as the system's efficiency, site adaptation, and investment cost.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
4-mag-2023
2022/2023
La transizione verso fonti di energia rinnovabile è un trend globale, spinto dalla necessità di ridurre le emissioni di carbonio e promuovere pratiche energetiche sostenibili. Tuttavia, l'impredicibilità delle fonti rinnovabili come energia solare ed eolica rappresenta una sfida significativa per il settore energetico. I sistemi di accumulo energetico sono considerati una soluzione promettente per affrontare questa sfida, consentendo un'offerta di energia più affidabile e costante. Il focus principale del presente lavoro è sull'indagine del sistema di accumulo di energia a gravità solida Energy Vault, una tecnologia relativamente nuova con un solo prototipo in esistenza. Il primo passo di questo studio consiste nell'valutare l'accuratezza della capacità di stoccaggio dichiarata del sistema. Viene condotta un'analisi dettagliata per valutare la capacità di stoccaggio effettiva del sistema e le sue prestazioni in diverse condizioni. Riconoscendo il fatto che Energy Vault non è l'unico sistema di accumulo di energia a gravità solida, un capitolo è dedicato all'introduzione di altre tecnologie. Questo capitolo fornisce una panoramica completa di altri sistemi di accumulo di energia a gravità solida, evidenziandone i principi di funzionamento, i vantaggi e gli svantaggi. Alla fine del capitolo viene effettuato un breve confronto tra Energy Vault e gli altri sistemi. Nel capitolo successivo, viene sviluppato un modello per stimare le ore di lavoro e la capacità totale di stoccaggio di energia del sistema Energy Vault per un anno, utilizzando i dati dei prezzi dell'energia elettrica del nord Italia come riferimento. Il modello tiene conto di vari parametri come l'efficienza del sistema e le condizioni ambientali, per fornire una stima realistica delle prestazioni del sistema. Inoltre, il sistema Energy Vault viene confrontato con il sistema di accumulo di energia idroelettrica a pompa di Edolo in Italia, in termini di costo di stoccaggio livellato(LCOS). Questa analisi fornisce una visione sulla fattibilità e la sostenibilità economica del sistema Energy Vault come soluzione di accumulo energetico affidabile per le fonti rinnovabili. Il confronto si basa su una valutazione completa del costo di stoccaggio livellato di entrambi i sistemi, tenendo conto di fattori come l'efficienza del sistema, l'adattamento al sito e il costo di Investimento.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/211411