Lo stoccaggio fisico dell’energia potrebbe essere un modo economico e duraturo per stabilizzare la rete elettrica.
da MIT Technology Review
L’utilizzo di reazioni chimiche per immagazzinare energia è utile e scalabile e può essere fatto in un milione di modi diversi, motivo per cui le batterie sono diventate sinonimo di accumulo di energia.
Tuttavia, sempre più gruppi stanno iniziando a pensare a soluzioni alternative all’uso delle batterie per questi scopi. Nel tentativo di ridurre i costi e di immagazzinare molta energia per lunghi periodi, ricercatori e aziende stanno mettendo al lavoro la loro creatività: pompando acqua nella terra, comprimendo il gas in caverne sotterranee o in enormi serbatoi e persino sollevando giganteschi blocchi di materiali pesanti come il cemento o il ferro.
Con l’aumento della capacità di energia rinnovabile da fonti variabili come l’energia eolica e solare, la rete dovrà avere una capacità di stoccaggio dell’energia molto maggiore per rimanere stabile. Inoltre, dovrà anche garantire la fornitura di energia elettrica alle persone. Alcune di queste capacità di immagazzinamento dell’energia potrebbero essere un po’ diverse dalle batterie di cui parliamo di solito, quindi vediamo perché stanno emergendo delle alternative alle batterie e cosa potrebbe essere necessario per farle diventare realtà.
Una certa serietà
Durante le lezioni di fisica al liceo abbiamo imparato che l’energia può essere immagazzinata come energia potenziale: quando si solleva un libro, c’è dell’energia immagazzinata che viene rilasciata quando lo si lascia cadere e la gravità lo tira giù. (La caduta è energia cinetica in azione).
Questo semplice concetto, sotto forma di centrali idroelettriche a pompaggio (o reversibili), è oggi alla base del 90% dell’accumulo di energia nella rete globale. Proprio così. La stragrande maggioranza dell’accumulo di energia nel mondo deriva dallo spostamento di acqua pompata a un livello superiore.
In una centrale idroelettrica reversibile, l’elettricità supplementare viene utilizzata per forzare l’acqua a salire da un serbatoio a un altro a un’altitudine superiore. In seguito, basta aprire le paratoie e lasciare che la gravità faccia il suo lavoro: l’acqua scorre verso il basso attraverso una turbina, generando elettricità. È un modo economico e relativamente semplice per immagazzinare energia da utilizzare in seguito.
Tuttavia, è difficile espandere la scala dell’idroelettrico a pompaggio, poiché richiede condizioni geografiche specifiche (senza contare che l’interruzione dei sistemi idrici naturali può essere piuttosto distruttiva per gli ecosistemi).
Alcune aziende vogliono reimmaginare l’immagazzinamento dell’energia sfruttando la gravità, ma senza fare affidamento sull’acqua. EnergyVault, ad esempio, sta costruendo strutture con ascensori che sollevano e abbassano blocchi giganti per immagazzinare energia. Gravitricity vuole sollevare enormi pesi nel sottosuolo, magari in vecchi pozzi minerari.
Questi sistemi potrebbero avere un’elevata efficienza, restituendo gran parte dell’energia che viene utilizzata. Potrebbero anche avere una notevole longevità, rendendo economico immagazzinare energia per giorni, settimane o addirittura mesi.
I sostenitori sostengono che i sistemi basati sulla gravità possono contribuire a soddisfare la domanda di stoccaggio di lunga durata. Tuttavia, c’è anche scetticismo sul futuro di questo approccio, poiché la loro costruzione richiederà molto lavoro e la loro manutenzione potrebbe essere più difficile del previsto. EnergyVault sta studiando la fattibilità della costruzione di un impianto di questo tipo in Cina (e sta procedendo lentamente), anche se ultimamente ha avviato diverse installazioni di batterie agli ioni di litio.
La grande spinta
Torniamo alla fisica delle scuole superiori, ma ora guardiamo a un altro concetto: la pressione. Se comprimiamo qualcosa fino a farlo entrare in uno spazio più piccolo, aumentiamo la sua pressione.
Trasformare questa pressione in energia utilizzabile è l’idea alla base dell’accumulo di energia nell’aria compressa. Tutto ciò che serve è una caverna di sale sotterranea. Quando la rete elettrica è disponibile per l’uso, le pompe vengono attivate per spingere l’aria nella caverna. Poi, quando si ha bisogno di attingere energia da quell’aria compressa, è sufficiente aprire una valvola e lasciare che l’aria in uscita faccia girare una turbina per generare nuovamente elettricità.
Esistono solo due impianti di questo tipo in funzione nel mondo, uno in Germania e uno in Alabama. In passato erano legati ai combustibili fossili, in quanto funzionavano insieme alle centrali a gas naturale. Ma ora le aziende vogliono reimmaginare lo stoccaggio dell’aria compressa, utilizzandola per le energie rinnovabili ed espandendone l’uso.
All’inizio di quest’anno, le amministrazioni locali della California (USA) hanno firmato contratti con Hydrostor, che sta costruendo quello che potrebbe essere il più grande impianto di stoccaggio di aria compressa del mondo. Invece di affidarsi alle condizioni geologiche naturali, Hydrostor creerà tre pozzi in profondità per immagazzinare l’aria compressa.
Si tratta di un progetto da un miliardo di dollari che potrebbe entrare in funzione già nel 2028 per immagazzinare l’energia e fornire benefici alla rete elettrica californiana utilizzando solo l’aria.
Altri gruppi intendono adottare un approccio diverso allo stesso concetto. Energy Dome, ad esempio, una startup italiana, vuole comprimere l’anidride carbonica invece dell’aria per immagazzinare energia. In questo modo, non sarebbero necessarie grandi caverne di stoccaggio sotterranee. Per maggiori dettagli, leggete l’articolo dell’anno scorso su Energy Dome.
Dalla terra alla batteria
Alcuni gruppi vogliono combinare questi nuovi approcci all’accumulo di energia con iniziative per la generazione di elettricità, rendendo i nuovi impianti più flessibili.
Un esempio è l’energia geotermica, che sfrutta il calore dell’interno della Terra. Le centrali geotermiche sono di solito utilizzate per il cosiddetto carico di base, ovvero per funzionare più o meno alla stessa capacità per tutto il tempo.
Tuttavia, una startup chiamata Fervo Energy ha dimostrato di poter immagazzinare più energia utilizzando i suoi pozzi geotermici. Pompando acqua al loro interno, la pressione sotterranea aumenta nel tempo e, quando questa pressione viene rilasciata, la centrale geotermica produce più energia del normale.
Si tratta di una svolta affascinante nel campo dell’accumulo di energia, che potrebbe trasformare il potenziale delle centrali geotermiche in futuro.
