AS_03_2020

Aprile 2020 Automazione e Strumentazione INDAGINE approfondimenti 46 Aria compressa Esistono diverse esperienze di accumulo-recu- pero di energia elettrica per mezzo di sistemi ad aria compressa. In genere questi sistemi utiliz- zano compressori alimentati da energia elettrica a basso costo prodotta nelle ore notturne. L’aria compressa viene accumulata in cavità sotterrane ermetiche, ad una pressione di 70-100 bar, l’aria compressa così ottenuta ed accumulata viene in genere utilizzata in un impianto turbogas tradizio- nale, permettendo di eliminare il lavoro del com- pressore e aumentando notevolmente l’efficienza. Bacini idroelettrici I sistemi convenzionali di accumulo, basati sul pompaggio di acqua, utilizzano due serbatoi-bacini posti a quote differenti. Nelle ore in cui l’energia prodotta è superiore all’energia richiesta l’acqua è pompata dal serbatoio inferiore al serbatoio supe- riore, nelle ore di picco di domanda l’acqua accu- mulata a monte viene utilizzata per produrre l’e- nergia elettrica, i serbatoi a monte possono costi- tuire una riserva idrica anche per altre necessità e possono produrre energia elettrica gratuita quando raccolgono l’acqua di origine meteorica. Batterie (accumuli elettrochimici) Gli accumuli elettrochimici, detti anche batterie, si basano su reazioni chimiche che generano una corrente elettrica, si differenziano dalle comuni pile primarie perché in essi la reazione di con- versione dell’energia è reversibile, sono deno- minati anche pile secondarie. Il principio alla base del funzionamento delle batterie è costituito dalle reazioni di ossidoriduzione (Redox), in cui avviene uno scambio di elettroni tra le specie chi- miche reagenti. Le tecnologie presenti sul mer- cato sono molteplici e con prestazioni differenti, in alcuni casi più adatte per servizi in potenza in altri per servizi in energia: - accumulatori piombo acido; - accumulatori nichel/cadmio, nichel cloruri metallici; - accumulatori ad alta temperatura: sodio/zolfo e sodio/cloruro di nichel; - accumulatori a circolazione di elettrolita: zinco-bromo, sali di vanadio; - accumulatori litio-ioni. Batterie metallo-aria La batteria metallo aria (la più nota a base zinco) grazie al suo meccanismo intrinseco sviluppa grandi prestazioni, con valori di energia specifica e volumetrica che possono raggiungere più di 500 Wh/Kg e 1.000 Wh/L rispettivamente. Batterie di flusso Sono celle elettrochimiche collegate a due ser- batoi contenenti due diversi elettroliti disciolti in soluzione. Nella cella, gli elettroliti vengono a contatto attraverso una speciale barriera semiper- meabile dove avviene una reazione di ossidoridu- zione. Questa trasforma l’energia chimica imma- gazzinata nei due fluidi in energia elettrica che può essere portata fuori dalla cella ed utilizzata. La tecnologia delle batterie a flusso è tra le più promettenti sia per il livello di sviluppo attuale (esistono già installazioni industriali), sia per le sue potenzialità (la ricerca è in continua evolu- zione). Inoltre, danno la possibilità di separare la componente di potenza (cella) dalla componente di accumulo dell’energia (serbatoi). Le batterie a flusso di elettrolita al vanadio sono composte prevalentemente da materiali plastici (stack, tubature dell’impianto idraulico, serbatoi) completamente riciclabili. Caratteristica princi- pale della batteria di flusso di elettrolita è il totale disaccoppiamento tra la potenza e l’energia. La potenza che la batteria può erogare o assorbire dipende dalla quantità di elettrolita che prende parte alla reazione istante per istante e quindi dalla superficie della membrana e dalla velocità delle pompe. La capacità di accumulo è legata alla quantità di elettrolita totale e quindi alla capienza dei serbatoi, pertanto, a parità di potenza installata, è possibile aumentare la capacità della batteria aumentando le dimensioni dei serbatoi. Digestori biogas e serbatoi di accumulo Un serbatoio di biogas combinato con un dige- store e un cogeneratore costituisce un impianto a biogas. La maggior parte delle realizzazioni pos- siedono una parte rigida in acciaio o calcestruzzo e una copertura flessibile. Il biogas è una miscela di metano e CO 2 , e può avere composizione simile al gas naturale. Può essere accumulato a pressione atmosferica o a pressione più elevata in appositi serbatoi installati nei pressi del digestore a dispo- sizione per una conversione energetica successiva. Idrogeno Tutte le fonti energetiche rinnovabili possono essere immagazzinate sottoforma di idrogeno, con efficienza variabile a seconda delle tecnolo- gie: l’energia eolica, idroelettrica e geo-termoe- lettrica possono essere trasformate in idrogeno con una efficienza del 70% circa. Le biomasse possono dare idrogeno con efficienze simili a quelle ottenibili per la produzione di energia elettrica o carburanti dalle stesse (circa 25-30%), Attualmente ottenere idrogeno dall’energia solare