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Storage

Quando la natura decide di riposarsi, i sistemi di storage entrano in funzione per aiutare le energie rinnovabili a svolgere il proprio compito. L’accumulo energetico è la chiave di volta per dare valore aggiunto all’energia green

Cos’è lo storage

L’alleato delle rinnovabili

Le energie rinnovabili sono inevitabilmente soggette a variazioni di disponibilità. Il vento e il sole ad esempio sono per loro natura imprevedibili e, di conseguenza, non programmabili. Per imbrigliare la forza dei venti, il dio greco Eolo decise di rinchiuderli in un’anfora. Helios, invece, scandì l’alternanza di luce e buio trainando il sole con il suo carro alato.

Oggi, messe da parte le suggestioni della mitologia, grazie ai progressi tecnologici è possibile trasformare in realtà ciò che nel mondo antico era possibile solo agli dei: accumulare energia eolica e solare e renderle disponibili 24 ore al giorno. Tutto grazie allo storage, i sistemi di accumulo di energia.

I sistemi di storage sono fondamentali per il futuro dell’energia rinnovabile. Il loro ruolo è immagazzinare l’elettricità e renderla disponibile quando c’è maggiore necessità, fungendo da bilancia tra domanda e offerta e contribuendo a stabilizzare la rete. Le batterie che - collegate in sequenza - sono oggi tra i sistemi di storage più diffusi (ad eccezione ovviamente dei sistemi idroelettrici di pompaggio) e stanno attraversando una vera e propria rivoluzione tecnologica: anno dopo anno si introducono nuovi materiali e soluzioni tecnologiche d’avanguardia, garantendo così maggiore efficienza, costi più bassi e un approccio design-to-recycle, mirato ad ottenere un prodotto sempre più sostenibile.

Le proiezioni di sviluppo per lo stoccaggio sono rosee. Secondo il Report IRENA del 2017 Electrity Storage and Renewables ad un potenziale raddoppiamento della diffusione delle rinnovabili - nell’arco temporale 2017-2030 - dovrà corrispondere un triplicamento dello stock di energia elettrica disponibile nei sistemi di storage: dai 4.67 terawattora del 2017 ad un range compreso tra gli 11.89 e i 15.72 TWh del 2030.

La storia dello storage

Accumulo di energia, tra ingegno ed evoluzione

Le prime ruote idrauliche

In Egitto, allo scopo di deviare il corso del Nilo per edificare la città di Menfi, viene costruita la prima diga conosciuta della storia. Il flusso viene accumulato e indirizzato verso i complessi sistemi di irrigazione dell’epoca, per trasformare regioni improduttive in fertili pianure.

La Batteria di Baghdad

In Persia viene realizzata una giara di terracotta contenente un cilindro di rame, il quale a sua volta contiene una singola barra di ferro. L’archeologo tedesco Wilhem König, dopo averlo analizzato nel 1938, ritenne che l’oggetto potesse essere la prima rudimentale batteria della storia.

Raccogliere energia per difendersi

Per difendere le fortificazioni medioevali, si accumulano tronchi o massi tondeggianti in cima alle colline o alle mura. Al momento degli attacchi, la loro energia potenziale viene rilasciata, trasformandosi in energia cinetica per attaccare gli invasori che venivano a tiro.

La pila di Volta

Il fisico italiano Alessandro Volta costruisce il primo generatore statico di energia elettrica mai realizzato. La batteria è costituita da una colonna di dischi di zinco alternati a dischi di rame, separati da uno strato intermedio di feltro o cartone imbevuto in acqua salata.

Dalla prima pila a secco…

L’ingegnere francese Georges Leclanché realizza la prima pila a secco, cioè non contenente liquidi, e quindi facilmente trasportabile ed utilizzabile.

… alla soluzione di Weston

Il chimico inglese Edward Weston inventa una pila a umido di dimensioni più ridotte. La pila Weston diventerà il riferimento nei laboratori per la calibrazione di strumenti di misura quali i voltmetri. 

Sul mercato

In Columbia, la National Carbon Company mette in commercio negli Stati Uniti la prima batteria a secco. 

Evolvere e ridurre

Vengono utilizzati differenti materiali per nuove tipologie di batterie: zinco-aria (1914), a metano (1936), al mercurio (1942) e la prima batteria alcalina (1950). L’obiettivo è di realizzare prodotti sempre più piccoli, capaci di adattarsi a molteplici usi.

Batteria da polso

Entrano in commercio le prime pile al mercurio. Le più diffuse sono quelle piatte e tonde, tipiche dei vecchi orologi da polso. 

Accumulo spaziale

Le batterie a combustibile vengono utilizzate per la prima volta sulle navicelle spaziali Gemini ed Apollo della NASA.

Il papà dello storage alternativo alle batterie

Diventa operativo il primo impianto storage CAES (Compressed-air energy storage): utilizza energia nucleare per comprimere e iniettare l'aria in due caverne di spostamento da 310.000 m³ di volume. 

Stop al mercurio

La pila Weston viene bandita a causa dei nuovi risultati delle ricerche sulla tossicità di mercurio e cadmio, presenti in essa in elevata concentrazione. 

Una scoperta da Nobel

Dopo 20 anni di studi vengono commercializzate le batterie ricaricabili agli ioni di litio: consentono di accumulare più volte grandi quantitativi di energia e sono alla base dei principali strumenti di comunicazione e lavoro odierni. Nel 2019 John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino riceveranno per la scoperta il Premio Nobel per la chimica

Il primo storage a batterie commerciale

Il cosiddetto Project Barbados entra in funziona nel mese di novembre. È il primo sistema di batteria agli ioni di litio connesso alla rete elettrica per utilizzi prettamente commerciali.

Lo storage sbarca in Europa

Viene inaugurato in Germania nei pressi di Schwerin il primo sistema di accumulo elettrochimico di taglia commerciale d’Europa. L’impianto ospita 25.600 batterie agli ioni di litio, per accumulare la produzione non programmabile da eolico e fotovoltaico.

Una soluzione sempre più conveniente

Bloomberg New Energy Finance certifica il trend discendente dei costi degli impianti solari e fotovoltaici abbinati alle soluzioni di accumulo. Il prezzo medio dei sistemi di storage analizzati (20 MWh di capacità e 4 ore di accumulo) è calato del 40% rispetto al 2018: si prevede una riduzione ulteriore del 52% entro il 2030. 

Come funziona lo storage

Il power-bank della rete elettrica

I sistemi di storage a batterie sono in grado di immagazzinare l’energia elettrica prodotta dagli impianti rinnovabili. Il loro funzionamento è paragonabile a quello degli accumulatori in miniatura dei nostri dispositivi di uso quotidiano: sono in grado di convertire una reazione chimica in energia elettrica, immagazzinando energia da rilasciare poi a seconda delle necessità. Come un power-bank quando il nostro smartphone va in riserva.

Quando la frequenza della rete elettrica diminuisce a causa dell'elevata domanda, il sistema di storage è in grado di avviare l’erogazione dell'energia accumulata entro pochi secondi; in caso di aumento della frequenza a causa di un calo della domanda, la batteria si carica con l'energia in eccesso. Una duplice funzione fondamentale per la stabilizzazione delle reti elettriche.

La diffusione dei sistemi di storage è strettamente legata all’innovazione tecnologica e alla sostenibilità dei prodotti. Le tipologie attualmente più diffuse si basano su sistemi di batterie al litio o a flusso, assieme ad altre tecnologie emergenti che renderanno i sistemi di accumulo del futuro ancora più performanti e vantaggiosi.

Batterie al litio

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Batterie a flusso

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Oltre il litio

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Vantaggi dello storage

Mai più senza energia

Sempre più diffusa e conveniente

La produzione su larga scala di sistemi di batteria consente allo storage di prendere piede in maniera più rapida, garantendo performance sempre più elevate.

Verso la transizione energetica

Grazie ai sistemi di storage le rinnovabili possono cambiare marcia, rendendo il processo di transizione energetica ancora più rapido e a prova di futuro.

Servizi ancillari

Lo storage abilita nuovi servizi per la sicurezza del sistema elettrico (riserva statica, regolazione di frequenza, tensione e riavviamento) fino ad oggi terreno esclusivo delle fonti convenzionali.

Lo sapevi che?

Rocce frantumate per accumulare energia

Una batteria… a rocce frantumate? Sembra incredibile, eppure la startup Brenmiller ha realizzato un sistema di accumulo di elettricità che è un piccolo capolavoro di ingegneria verde.

Il sistema bGen™ consente un accumulo di energia ad alta temperatura, basato su rocce frantumate. La soluzione sviluppata si basa su uno scambiatore di calore e un accumulatore termico.

Nel sistema di accumulo di energia non viene così utilizzata nessuna sostanza pericolosa o chimica. L’utilizzo del sistema di storage è totalmente ad emissioni zero: per caricare l'unità di stoccaggio il sistema può ricevere calore o elettricità da varie fonti per renderla poi disponibile quando necessaria.

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