Sistemi per l'accumulo di energia

 

Uno dei maggiori ostacoli alla diffusione delle fonti energetiche rinnovabili è costituito dal fatto che spesso sono fonti discontinue. Questo riguarda soprattutto il solare, l' eolico ed in qualche misura il mini e micro idroelettrico.

Per poter utilizzare appieno queste fonti primarie è necessario adottare dei sistemi di accumulo che abbiano un ciclo di carica-scarica con il rendimento energetico netto più elevato possibile. L'accumulo di energia è interessante quando l'energia recuperata utile netta, detratta quindi anche dell'energia spesa per il funzionamento degli ausiliari (pompe, scambiatori, controlli, ecc), è maggiore del 70% dell'energia in entrata.

Il metodo più comune per accumulare energia è quello di utilizzare i bacini idroelettrici nei quali, quando vi è eccedenza di produzione di energia elettrica, si pompa acqua da un bacino a valle ad uno a monte. Così facendo si recupera l'energia prodotta da centrali termoelettriche che per loro caratteristiche tecniche non possono essere spente, come ad esempio le centrali nucleari e ad olio combustibile e quindi nelle ore di bassa richiesta, generalmente notturne e festive, l’energia non viene  dissipata.

 

Capacità dei principali accumulatori o vettori di energia

 Tipologia

  kWh/kg

 kWh/m3

 Batterie piombo-acido

 0,03..0,04

 

 Batterie ioni litio

 0,1..0,4

 

 Supercapacitori

 0,07..0,1

 

 Bacini idrici

 

     0,3

 Volani

   1

 

 Aria compressa

  

      2 (1)

 Idrogeno

  35

  460 (2)

 Benzina

 14

 

 Etanolo

 12

 

 Metanolo

 10

 

 (1) a  70 bar
 (2) a 200 bar

 

Altro sistema attuale è l'utilizzo delle batterie, accumulatori appunto, che pongono dei problemi sia da un punto di vista dell'inquinamento, per le sostanze tossiche e/o nocive contenute nelle batterie, sia da un punto di vista pratico, visto che la vita delle batterie è comunque limitata. Un certo margine di miglioramento in questo settore è comunque possibile, il tema infatti è ampio e tratta anche i supercondensatori (detti anche supercapacitori o ultracapacitori) e i superconduttori.

Altri metodi di accumulo potrebbero essere sfruttati vantaggiosamente, come l' accumulo di aria compressa in caverne (metodo questo già in qualche misura collaudato) o in serbatoi interrati, che permettono di fornire aria compressa ad attività industriali come ad esempio ad un impianto turbogas tradizionale,  consentendo di eliminare il lavoro dei compressori e aumentare  così notevolmente l'efficienza, oppure di produrre  idrogeno, che può essere poi destinato agli usi più disparati. Altri sistemi sono di tipo meccanico (volani o molle) ed altre tecniche permettono l'accumulo di energia termica da utilizzare per riscaldamento.

Alcune fonti energetiche comunemente ritenute fonti primarie, quali i combustibili fossili ma anche i materiali fissili, altro non sono che energia accumulata, la cui disponibilità è limitata nel tempo proporzionalmente all'utilizzo che ne viene fatto. Nel caso dei combustibili fossili si dovrebbe considerare anche il fatto che possono essere utilizzati, con maggior profitto, in termini economici ma anche di rendimento energetico, quali materie prime per l'industria chimica.

In tutti i casi il problema dell'intermittenza delle FER è spesso sopravvalutato, secondo un accurato studio presentato dall'UKERC (United Kingdom Energy Research Centre) le tecniche e le tecnologie di bilanciamento della rete elettrica sono mature, tali da incidere per circa l'uno percento del costo dell'energia prodotta dalle fonti rinnovabili intermittenti, quando la produzione sia superiore al 20% dell'energia immessa in rete e molto meno quando la percentuale sia inferiore.
www.ukerc.ac.uk

Altre fonti.
www.doc.ic.ac.uk