Gli obiettivi della transizione energetica oramai sono chiari ma rimane l’ostacolo dell’impiego esclusivo delle energie rinnovabili non programmabili legato allo stoccaggio di energia.
Le analisi condotte dalla società Wood Mackenzie dicono che il mix eolico e fotovoltaico, insieme alle tecnologie per l’accumulo, coprirà la maggior parte del mercato energetico europeo al 2030 ed entro i prossimi vent’anni, si avrà un incremento totale di 341 GW di potenza rinnovabile installata. Secondo Mackenzie, lo storage passerà dagli attuali 3GW ai 26GW del 2030, per arrivare agli 89 GW entro il 2040. I sistemi di accumulo si diffonderanno anche grazie alla loro capacità di stabilizzare la rete elettrica.
Due sistemi di stoccaggio innovativi
Tecnologia e innovazione favoriscono l’emergere di sistemi di storage sempre più avanzati e sostenibili, ideati da alcune startup, come nel caso della nostrana Magaldi green thermal energy storage (Mgtes), brevettato dall’italiana Magaldi green energy (Mge) e recentemente presentato al Wetex Expo di Dubai (tenutosi dal 5 al 7 ottobre 2021). L’altro, invece, è un sistema realizzato da una start up svizzera, Energy Vault, che sfrutta un sistema di accumulo gravitazionale.
Un letto di sabbia rende la fornitura indipendente dalle condizioni meteo
Il sistema acquisisce l’energia prodotta in eccesso da un impianto solare o eolico e riesce a conservarla per settimane, riducendone la dispersione e permettendone il rilascio per un intervallo di tempo compreso tra le quattro e le dieci ore (Long duration energy storage). Così il sistema permette di immagazzinare energia quando è a basso costo e di rilasciarla quando scarseggia. In questo modo, si bilancia lo squilibrio tra domanda e offerta e si stabilizza la rete.
La tecnologia
La tecnologia di accumulo è basata su un letto di sabbia fluidizzato (Energy from the sand), alimentato da energie rinnovabili. L’energia viene convogliata nel serbatoio di accumulo che contiene un letto fluidizzato di sabbia silicea, in cui si conserva l’energia.
Alla base del processo di immagazzinamento dell’energia c’è il letto di sabbia ad alta diffusività termica, che può raggiungere temperature fino a 1.000 °C. Questo permette di garantire flessibilità e continuità alla rete elettrica.
I vantaggi del sistema di fluidizzazione della sabbia
Questo sistema di fluidizzazione ha i seguenti vantaggi: grandi capacità di accumulo termico fino all’ordine di GWh, elevata efficienza termica, tempi di risposta rapidi e nessun impatto ambientale grazie all’impiego di materiali naturali. Attualmente è in fase di costruzione avanzata il primo modulo industriale.
Il sistema di accumulo gravitazionale di Energy Vault
La start up svizzera Energy Vault sfrutta i principi della gravità e dell’energia cinetica per immagazzinare e distribuire energia sollevando e abbassando mattoni fatti di materiali riciclati e di provenienza locale.
Questa tecnologia si ispira agli impianti idroelettrici a pompaggio che si basano sulla forza di gravità e sul movimento dell’acqua per immagazzinare e scaricare elettricità. Qui, l’acqua è sostituita da mattoni compositi fatti su misura, utilizzando materiali locali a basso costo, come terra, sabbia o materiali si scarto della zona, compresi i residui della combustione del carbone e le pale eoliche a fine vita. La tecnologia utilizzata è proprietaria e permette di sollevare e abbassare i mattoni, immagazzinando l’energia durante l’elevazione e generando e scaricando elettricità quando i mattoni vengono abbassati.
La piattaforma EVx
La piattaforma EVx è una torre gru a sei bracci che utilizza motori elettrici per sollevare i grandi mattoni compositi quando l’offerta istantanea di energia supera la domanda. Al contrario, quando la domanda di energia supera l’offerta istantanea, la torre scarica a terra i mattoni, trasformando così l’energia gravitazionale in energia cinetica capace di produrre elettricità e riequilibrare l’offerta con la domanda. I blocchi possono rimanere sollevati senza alcun limite di tempo.
L’efficienza della torre
La torre EVx ha un’efficienza dell’80-85%, una vita tecnica che può andare oltre i 35 anni e può stoccare diversi GWh. La tecnologia è sostenibile anche economicamente sia per applicazioni di breve durata, che va dalle due alle quattro ore, che per durate più lunghe che vanno da cinque a 24 ore.
I finanziatori del progetto, Prime movers lab, SoftBank vision fund, Saudi Aramco energy ventures, Helena e Idealab X hanno erogato 100 milioni di dollari con l’obiettivo di commercializzare il sistema. A fine 2021, l’impianto di accumulo gravitazionale sarà distribuito in America per poi estendersi al mondo.
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