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Storage in batterie, se per l’eolico convenisse fermare le pale?

Vale sempre la pena accumulare l'energia delle rinnovabili non programmabili? Uno studio della Stanford University risponde di no: dal punto di vista energetico ha senso solo per fonti relativamente costose, come il fotovoltaico, mentre non ne avrebbe per tecnologie con costo energetico inferiore, come l'eolico.

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Vale sempre la pena accumulare l’energia delle rinnovabili non programmabili? Dopo aver valutato il bilancio energetico dei vari sistemi di accumulo, alla Stanford University si sono posti questa domanda e la risposta ottenuta è un “no”. Se si parla di sistemi di accumulo molto costosi dal punto di vista energetico, come le batterie, stoccare la produzione in eccesso ha energeticamente senso solo per fonti relativamente costose in quanto a energia investita, come il fotovoltaico, mentre non ne ha per fonti con costo energetico inferiore, come l’eolico: si risparmia più energia facendo fermare le pale.

Lo studio (allegato in basso), pubblicato sull’ultimo numero di Energy and Environmental Science, parte da un aspetto esplorato in un precedente lavoro curato dagli stessi autori (del quale avevamo parlato qui): l’ ESOI ossia Energy Stored On Investment. Questo valore quantifica appunto il costo energetico di un sistema di accumulo e si ottiene moltiplicando l’energia accumulata nell’intera vita dell’impianto per l’efficienza nel ciclo di accumulo/rilascio e dividendo per l’energia impiegata per la costruzione e installazione dell’impianto; insomma qualcosa di simile EROEI, l’Energy Returned On Energy Invested o ritorno energetico sull’investimento energetico.

In quel primo lavoro si confrontava l’ESOI di 7 tecnologie per l’accumulo, ossia il pompaggio idroelettrico, l’aria compressa (CAES) e cinque tipi di batterie: al litio, al sodio-zolfo, allo zinco-bromo, al vanadio (del tipo a flusso) e al piombo. Risultato? I metodi fisici hanno prestazioni energetiche di un ordine di grandezza superiori a quelle degli accumuli elettrochimici:  il pompaggio idro ha un ESOI di 210, il CAES addirittura di 240, mentre quello delle batterie va da 10 per quelle al litio ioni, a un misero 2 per le batterie al piombo, che, quindi, riescono ad accumulare nel corso della loro vita, appena il doppio dell’energia che è servita a costruirle.

Passo successivo, e qui veniamo al nuovo studio, è stato chiedersi quando sistemi con un così basso ESOI convengano energeticamente. Per farlo si è messo a confronto il bilancio energetico dei diversi tipi di batterie con quello dell’energia prodotta da eolico e fotovoltaico, espresso come EROEI, energia prodotta per energia investita.

Il fotovoltaico, che richiede molta energia per produrre i moduli, ha un EROI molto più basso rispetto all’eolico: siamo a 8 contro 86, secondo i calcoli dello studio; l’energia prodotta dall’eolico è dunque energeticamente molto meno costosa di quella da fotovoltaico. Ecco perché gli autori arrivano alla conclusione anticipata, cioè che, mentre per il solare vale la pena di accumulare l’energia in eccesso con le batterie, per l’eolico, quando produce più energia rispetto a quella che la rete può accogliere, è energeticamente più conveniente dal punto di vista del sistema elettrico far fermare le pale.

“Come non ha senso comperare una cassaforte da 100 dollari per custodire un orologio da 10, così non conviene realizzare sistemi d’accumulo energeticamente costosi per una risorsa energeticamente economica come l’eolico”, è l’esempio che fa Charles Banhart, uno degli autori. Il costo energetico di sprecare il surplus di produzione, fermando le turbine (il curtailment indicato nei grafici a fianco) è infatti inferiore a quello da sostenere per realizzare gli accumuli elettrochimici. Perdere energia perché si fa fermare un impianto eolico fa aumentare l’EROI della fonte del 10%, accumularla con le batterie lo fa salire dal 20% nel caso delle batterie agli ioni di litio al 50% nel caso di quelle al piombo.

Per far sì che abbia senso stoccare l’energia dal vento in batterie, bisognerebbe che queste aumentassero le loro prestazioni a parità di energia investita: dai 6mila cicli di carica-scarica delle batterie al litio attuali, si dovrebbero raggiungere almeno 10-18mila cicli, spiega Banhart.

Insomma lo storage in batterie, con le tecnologie attuali – sempre ricordando che qui ci stiamo limitando a considerare l’aspetto energetico – non conviene in tutte le situazioni. Da questo punto di vista, suggerisce un altro degli autori, Michael Dale, sarebbe più sensato usare l’energia in eccesso dell’eolico per altri scopi, “come pompare acqua per l’irrigazione o caricare flotte di veicoli elettrici”, una strada questa di usare i veicoli elettrici come buffer per la rete che peraltro si sta da tempo sperimentando e che potrebbe essere molto interessante oltre che per l’integrazione delle rinnovabili intermittenti, anche per decarbonizzare la mobilità.

Lo studio, pdf

L’articolo di presentazione in inglese fornito dalla Stanford University

 

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