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Le tecnologie per lo storage low-cost che serve al 100% rinnovabile

Per accumulare l'energia discontinua di eolico e fotovoltaico, al momento, ci sono soluzioni più economiche delle batterie, come lo stoccaggio termico sotterraneo, i pompaggi idroelettrici o la produzione di ghiaccio. Uno studio indaga le diverse soluzioni da integrare in un mix 100% rinnovabile.

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Quello di Mark Jacobson, professore di ingegneria civile alla Stanford University è un nome noto ai lettori di QualEnergia.it per i suoi studi su come gli Stati Uniti possono arrivare ad ottenere il 100% della domanda energetica dalle rinnovabili. Ora in un nuovo studio pubblicato in Proceedings of the National Academy of Sciences (link in basso) Jacobson, con i colleghi Mark A. Delucchi, Mary A. Cameron, Bethany A. Frew, utilizza i dati dei suoi studi precedenti per rispondere a una nuova domanda: quali sono le soluzioni più economiche per garantire stabilità ad un sistema energetico basato in gran parte su fonti non programmabili come eolico e fotovoltaico?

La risposta è in un mix di sistemi d’accumulo e gestione della domanda in cui hanno un ruolo molto importante sistemi di storage oggi spesso messi in ombra dalle più versatili ma più costose batterie. I due studiosi si concentrano sui sistemi al momento più economici che accumulano la produzione in eccesso da sole e vento sotto forma di energia cinetica o termica: pompaggi idroelettrici, sistemi che usano l’elettricità in eccesso per produrre ghiaccio, da usare di giorno per il raffrescamento o che accumulano sotto terra calore – prodotto sia da elettricità che dal solare termico – per usarlo anche a mesi di distanza.

Il modello proposto, in cui ha un ruolo come accumulatore anche l’idrogeno, presuppone un sistema energetico basato sul vettore elettrico, che soddisfa quasi interamente i bisogni dei trasporti, con i mezzi elettrici protagonisti, e anche gli usi termici. Nel mix immaginato nello scenario al 2050 per gli Stati Uniti (presentato anche a Washington davanti alla Commissione Energia della Camera, vedi presentazione in basso), non c’è posto per le fonti fossili e neanche per il nucleare. Tutto si basa su fonti rinnovabili, in larga parte eolico e solare, sistemi d’accumulo più economici delle batterie e gestione della domanda.

Un esempio delle tecnologie per lo storage che secondo il modello dovrebbero essere molto più diffuse è quello già in uso alla Drake Landing Solar Community in Canada, vicino a Calgary. In questa localitàì, dove il clima non è certo mite, d’inverno 52 case si scaldano con il calore accumulato d’estate con il solare termico e stoccato sotto terra per mesi.

Lo storage sotterraneo, spiega Jacobson, è più conveniente delle batterie, con costi per kWh inferiori di circa 2 ordini di grandezza. Allo stesso modo l’accumulo con il solare termodinamico o con i pompaggi idro costa circa un decimo rispetto allo storage elettrochimico.

Alcuni impianti eolici ora non producono in certi momenti perché il costo dell’accumulo di energia è troppo alto. Usare l’eccesso di energia per produrre calore che può essere simultaneamente fornito anche da collettori solari incrementa la disponibilità di energia immagazzinata. Un calore che, oltre ad essere usato per gli usi termici, può essere riconvertito in elettricità usando le stesse turbine degli impianti solari termodinamici.

In un sistema 100% rinnovabili e basato sul vettore elettrico come quello simulato da Jacobson il costo del kWh elettrico sarebbe più o meno lo stesso che nel sistema attuale basato sulle fossili, ma gli utenti spenderebbero per l’energia circa il 30% in meno per il fatto che la maggiore efficienza dei motori elettrici, rispetto a quelli a combustione, taglierebbe il fabbisogno totale di energia primaria.

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