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STORAGE, IL FUTURO NELL’ACCUMULO

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Il boom delle rinnovabili richiederà a breve sistemi efficienti  di stoccaggio ell’energia per porre rimedio all’intermittenza di fonti come eolico o solare. Grandi aziende al lavoro per sviluppare prototipi innovativi

•• Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, la produzione di energia «verde» arriverà a sfiorare il 30% entro il 2020 e aumenterà progressivamente nei decenni successivi. Se ci proiettassimo già oggi in un sistema energetico alimentato esclusivamente da fonti rinnovabili, tuttavia, qualcosa non funzionerebbe come pensiamo. In una calda notte d’estate, ad esempio, non potremmo avere elettricità, perché gli impianti eolici o fotovoltaici collegati alla rete in quel momento sarebbero spenti. Per completare la «rivoluzione verde», dunque, bisogna risolvere il principale limite di alcune fonti rinnovabili, che risiede nella loro intermittenza e scarsa prevedibilità. Attualmente, per evitare i black-out, questa oscillazione viene compensata con l’immissione in rete di energia prodotta dalle centrali convenzionali, come quelle a ciclo combinato, o da quelle rinnovabili maggiormente programmabili, come l’idroelettrico e la geotermia. Ora è possibile compiere l’ultimo passo con lo sviluppo di batterie, in grado di accumulare l’energia in momenti di picco di produzione (giornate ventose o con molto sole) evitando che venga dispersa, e di reimmetterla nella rete elettrica quando necessario. Ci sono infatti giornate in cui la produzione rinnovabile è tale da poter soddisfare la totalità del fabbisogno energetico di intere aree. Bisogna quindi essere in grado di adeguare la produzione ai fabbisogni di energia ed essere in grado di garantire la produzione stimata con la maggiore accuratezza possibile.

Tre soluzioni

storageIl problema ha una triplice soluzione: forecast (previsione), macchine intelligenti e storage (stoccaggio). Se oggi, basandosi su una previsione sbagliata, si dovesse immettere in rete una quantità di energia minore del necessario, entrerebbero in funzione le centrali tradizionali. Con il superamento della generazione convenzionale, dovranno essere le rinnovabili stesse a ovviare a questo problema. Il primo passo è sviluppare strumenti per determinare previsioni attendibili sulla quantità di energia che la fonte rinnovabile sarà in grado di produrre.

La semplice disponibilità del produttore a gestire le macchine in maniera «intelligente» permette di ridurre le perdite di energia anche in assenza di un sistema di stoccaggio. Instaurando un dialogo in tempo reale, il gestore della rete di trasmissione sarebbe in grado di chiedere al produttore una determinata quantità di energia elettrica anche nel giro di qualche secondo. In questo modo il produttore riuscirebbe a gestire l’impianto in base alle effettive esigenze.

Con l’adozione di opportuni sistemi di controllo e macchine di ultima generazione, è possibile un utilizzo intelligente della produzione per ridurre la dispersione di energia e gestire lo scambio con la rete in modo attivo. Anche nel caso dell’adozione di macchine intelligenti, lo stoccaggio d’energia è fondamentale per limitare le inevitabili perdite di energia, per gestire sbilanciamenti, ma anche per integrare servizi ancillari alla rete. Più in generale, lo storage permette di adeguare la produzione alle esigenze di rete, evitando che vada in sofferenza per eccesso di carico o di generazione: questo rende possibile la gestione di una porzione di rete più o meno estesa in completa autonomia, senza bisogno di centrali di generazione di tipo tradizionale.

Una rete più stabile

Con la diffusione su larga scala della generazione distribuita, la rete dovrà presentare una flessibilità sempre più ampia. I sistemi di accumulo sono strumenti fondamentali per garantirla, perché consentono di adeguare la produzione alle esigenze di rete, evitando disfunzioni (come l’instabilità dei livelli di tensione o della frequenza) per eccesso di carico o di generazione: questo rende possibile anche una gestione più flessibile ed efficiente di una porzione di rete più o meno estesa.

storageEsistono diverse tipologie di sistemi di accumulo.  Lo storage termico utilizza l’energia irradiata dal sole per attenuare le improvvise variazioni di potenza dovuta al meteo o all’alternanza giorno/notte. Nello storage a pompaggio l’acqua contenuta in un bacino idrico posizionato a valle delle turbine della centrale idroelettrica viene spinta nel serbatoio a monte nei momenti di surplus di produzione o di minore costo dell’energia in rete. In questo modo l’acqua è disponibile per attivare un nuovo ciclo di generazione a seconda delle esigenze. Lo storage elettrochimico, sia a uso residenziale sia a uso di rete, prevede l’utilizzo di batterie (al litio ma non solo), un sistema di management della batteria, un sistema di conversione CC/CA (corrente continua/corrente alternata), eventuali trasformatori, un dispositivo elettromeccanico di connessione alla rete e un sistema di gestione intelligente dell’accumulo.

Uno storage per ogni esigenza

Diverse grandi aziende stanno sviluppando progetti innovativi di diverse tipologie (batterie installate in casa, sull’automobile o collegate a impianti rinnovabili) che coinvolgono sistemi di storage. Tesla ha di recente lanciato Powerwall, una batteria domestica che si carica utilizzando l’elettricità generata da pannelli solari o quando le tariffe elettriche sono basse ed è in grado di provvedere all’approvvigionamento energetico della casa quando necessario. General Electric ha puntato sullo storage da anni, e attualmente le sue batterie producono oltre 50 megawattora (MWh) in 25 Paesi. La multinazionale elettrica ha installato convertitori su oltre 25.000 turbine, e la sua tecnologia di controllo è utilizzata nel 30% dei generatori eolici a livello mondiale.

Nell’ambito della COP21, la Conferenza delle Nazioni Unite sul Cambiamento Climatico tenutasi lo scorso novembre a Parigi, Enel e Nissan hanno annunciato una collaborazione per lo sviluppo di un innovativo sistema Vehicle-to-Grid (V2G), che consentirà alle auto elettriche di operare come vere e proprie batterie con le ruote, con possibilità di utilizzare, accumulare o reimmettere in rete l’elettricità in maniera molto semplice sfruttando le nuove tecnologie per la gestione bidirezionale della carica, a bordo e nelle infrastrutture di ricarica.

Il connubio tra evoluzione tecnologica e sviluppo delle rinnovabili fa sì che il sogno di un sistema energetico a zero emissioni possa diventare realtà in un futuro non troppo lontano, e lo storage è uno degli ultimi tasselli per completare il mosaico.

Paolo Magnani
[01 Apr 2016]