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Sviluppare sistemi di accumulo energetico di lunga durata, che non siano quelli di pompaggio idroelettrico (PHS, Pumped Hydro Storage) né quelli basati sulle batterie al litio: così il Dipartimento americano dell’Energia (U.S. Department of Energy) vuole avvicinarsi il più possibile a realizzare una rete elettrica sempre sicura, affidabile e con meno combustibili fossili nel mix di generazione.
L’agenzia governativa ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy), infatti, ha appena definito un programma di finanziamenti per attività di ricerca tecnologica nel campo degli accumuli, con 28 milioni di dollari messi complessivamente a disposizione di dieci progetti (lista completa allegata in basso).
L’obiettivo, riassunto nell’acronimo DAYS (Duration Addition to electricitY Storage), spiega una nota dell’agenzia, è diffondere su vasta scala diverse soluzioni che consentono di salvare/rilasciare energia per periodi prolungati, nell’ordine di almeno 10 ore fino a qualche giorno.
Al contrario, quindi, delle batterie al litio, la cui durata si limita a poche ore, mentre i nuovi investimenti in centrali di pompaggio idroelettrico sono frenati da barriere soprattutto geografiche (servono bacini d’acqua abbastanza grandi).
L’importanza dello stoccaggio energetico prolungato sta crescendo continuamente, soprattutto con la sfida di un sistema elettrico alimentato al 100% da rinnovabili che la California ha lanciato nelle scorse settimane, dopo che il governatore Jerry Brown ha firmato la legge SB-100 (vedi QualEnergia.it).
Il problema è noto a chiunque pensi di aumentare la potenza installata nell’eolico e nel fotovoltaico, a scapito delle unità a gas e carbone: come coprire la domanda elettrica di un intero stato quando non c’è abbastanza sole o vento, rinunciando alla capacità di riserva degli impianti fossili.
La California sta puntando molto sulle grandi installazioni di batterie al litio, ma rimane l’incognita di come far funzionare una rete con tantissima potenza rinnovabile su un orizzonte temporale più lungo, di parecchi giorni in cui magari le pale eoliche e i pannelli fotovoltaici producono meno energia della media, a causa delle condizioni meteorologiche sfavorevoli.
Così una prima categoria di progetti finanziati da ARPA-E riguarda le batterie a flusso (flow batteries), molto più ingombranti di quelle al litio, ma con caratteristiche ideali per le applicazioni stazionarie, tra cui la possibilità di completare migliaia di cicli di carica/scarica senza degradarsi né perdere efficienza.
Queste batterie sono pensate per fornire energia per diverse ore in uno stesso giorno (daily long-duration cycling), facendo così da “ponte” tra i cicli più brevi dei sistemi al litio e quelli ancora più lunghi delle tecnologie basate sull’accumulo termico e chimico, che rientrano nella seconda categoria di progetti supportati da ARPA-E.
A dominare la scena qui è lo storage termico, con cinque progetti in totale, che puntano a immagazzinare l’elettricità prodotta in eccesso (e quindi non immediatamente consumata) sotto forma di calore, per poi utilizzare quello stesso calore per alimentare delle turbine quando c’è nuovamente maggior bisogno di kWh sulla rete.
Vedremo se e quali soluzioni andranno avanti e saranno accettate dal mercato, riuscendo a superare lo scoglio della commercializzazione su scala industriale.
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