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Oltre il litio: lo storage del futuro

Pensare quotidianamente al futuro è un imperativo per i sistemi di storage. Dall’aria compressa all’energia termica: tutte le tecnologie per i sistemi di accumulo dei prossimi anni.

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La strada da intraprendere per gli impianti di storage si sta scrivendo giorno dopo giorno, grazie ai risultati della ricerca e alle molteplici sperimentazioni già in corso. Accanto alle batterie al flusso di ultima generazione, appaiono promettenti soluzioni di accumulo dell’energia in forma meccanica, quali ad esempio gli stoccaggi in aria compressa (Compressed Air Energy Storage - CAES) di ultima generazione e gli stoccaggi in aria liquida (Liquid Air Energy Storage - LAES).
 

La sfida dell’aria compressa

Le tecnologie sono piuttosto simili: i CAES usano l’aria compressa, i LAES l’aria compressa e raffreddata fino alla liquefazione per accumulare energia. In entrambi i casi, al fine di garantire efficienze complessive adeguate, è indispensabile accumulare il calore e il freddo che vengono sviluppati durante le fasi di compressione ed espansione dell’aria.

La diffusione di impianti CAES, già dimostrati anche su taglia industriale, è stata finora limitata dalla necessità di avere a disposizione serbatoi naturali come cavità sotterranee, non così diffusi e facilmente impiegabili come si vorrebbe. Il LAES si propone di superare questo limite e presentarsi competitivo alla sfida con le altre tecnologie per conservare e riutilizzare al meglio l’energia rinnovabile.
 

Volani, gravità ed energia termica

Altri sistemi di accumulo di energia rinnovabile sotto forma meccanica sono rappresentati dai volani (flywheels) e dai sistemi di accumulo gravitazionali. I volani - in cui l’energia è accumulata in forma cinetica rotazionale - sono particolarmente adatti a casi d’uso in cui è richiesta un’alta velocità di scarica e presentano dei costi che li rendono difficilmente competitivi con altre alternative. Discorso simile per i sistemi di accumulo gravitazionali, in cui grandi masse vengono movimentate in altezza accumulando energia potenziale per poi renderla disponibile anche per lunghe durate di scarica in maniera continuativa ed efficace, grazie all’utilizzo di sofisticati sistemi di controllo.

Un’altra importante famiglia di sistemi di accumulo di energia non basati su batteria sono i sistemi di accumulo di energia termica (TES, thermal energy storage). Affinché tali sistemi possano funzionare in maniera analoga ad una batteria, nella fase di carica vi è una conversione dell’energia elettrica rinnovabile in calore, che viene accumulato per poi essere convertito nuovamente in elettricità sostenibile durante la fase di scarica, tramite un ciclo termodinamico.

I sistemi TES presentano molte varianti, legate soprattutto alla fase di carica e al sistema di accumulo. Nell’accezione più semplice, la carica avviene tramite resistenze, mentre nei sistemi più innovativi si sfrutta il principio della pompa di calore al fine di aumentare l’efficienza complessiva. Per quanto riguarda il mezzo di stoccaggio, si va dai sali fusi, a sistemi solidi basati su rocce e cementi, fino a letti fluidi sabbiosi o a sistemi con cambio di fase.
 

Superare il litio: quali vantaggi?

In generale, queste tipologie di accumulo in fase di sviluppo presentano diversi vantaggi potenziali, tali da garantire loro nel prossimo futuro un ruolo da facilitatore nella diffusione dell’energia green:

  • Utilizzo di tecnologie in parte già consolidate;
  • Assenza di degradazione significativa della capacità di accumulo nell’arco della vita dell’impianto;
  • Maggiore sostenibilità: fortemente ridotto l’uso di materie prime critiche dai punti di vista dell’approvvigionamento, della compatibilità ambientale e della sicurezza.

I sistemi analizzati, i cui costi diminuiscono notevolmente aumentando la taglia degli impianti e il rapporto energia/potenza, sono particolarmente promettenti negli scenari in cui vi è la maggiore necessità di accumulo di grande taglia e lunga durata. Una prospettiva che ben si interfaccia con le necessità di aumentare produzione e utilizzo di energia rinnovabile da qui al 2030, come previsto dagli accordi internazionali e dalle politiche energetiche dei vari Paesi. 

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