AES_3 2023

SCENARI Primo piano 24 Aprile 2023 n Automazione e Strumentazione meccanici operano accumulando energia sotto forma cinetica, per esempio nella rotazione di sistemi a volano, oppure immagazzinandola come differenza di potenziale gravitazionale, come nel pompaggio idro- elettrico, o sfruttando un differenziale di pressione, tipicamente tra un serbatoio di gas compresso e l’am- biente. Tutti questi sistemi, in apparenza piuttosto tradizio- nali, hanno invece fatto registrare notevoli sviluppi tecnologici. Per esempio, i più recenti sistemi di accu- mulo basati su volano hanno incrementato l’efficienza e la capacità di immagazzinare energia cinetica pun- tando su altissime velocità di rotazione, con volani estremamente resistenti, realizzati in fibra di carbo- nio, e bassi attriti garantiti dalla levitazione magnetica in strutture sottovuoto. È stata stupefacente anche l’evoluzione dei sistemi di accumulo a gas sotto pressione, che si sono evo- luti verso forme molto innovative. In questo senso è molto interessante il sistema Energydome , che è stato studiato per un’installazione pilota in Sardegna e attualmente è molto vicino alla fase di commercia- lizzazione. Si tratta di una sorta di sistema ibrido, che accumula energia comprimendo un gas in modo molto simile a quanto avviene nei sistemi a gas compressi tradizionali ma, contemporaneamente, è presente un cambiamento di fase, un ciclo termodinamico, con il passaggio da gas a liquido. Il sistema che si sta rea- lizzando in Sardegna accumula energia utilizzando anidride carbonica, che in seguito alla compressione viene liquefatta, aggiungendo ai vantaggi propri dell’accumulo anche quello di essere anche un vero e proprio sistema di ‘sequestro dell’anidride carbonica’. La soluzione comprende delle turbine che azionano generatori elettici, impiegando delle tecnologie col- laudate ed estremamente efficienti nel gestire le variazioni di volume dell’anidride carbonica. Questa viene liquefatta quando si vuole accumulare energia e poi, quando invece c’è bisogno di re-immettere energia nella rete, la CO 2 viene riscaldata, evapora e si espande, azionando le turbine e generando elet- tricità. Tutto il ciclo non prevede emissioni in atmo- sfera e l’anidride carbonica rimane confinata in un sistema chiuso. Dopo il passaggio alle turbine, prima di essere ricompressa per un nuovo accumulo, viene conservata in uno stoccaggio a bassa pressione, una specie di grande pallone. Quando si accumula ener- gia, l’anidride carbonica sotto pressione ha la carat- teristica di rimanere liquida a temperatura ambiente, riducendo molto i costi di stoccaggio, che sarebbero molto più alti se invece si utilizzasse aria liquida, che rimane tale solo a temperature criogeniche. Oltre al vantaggio di sottrarre anidride carbonica dall’atmosfera, questo sistema è particolarmente efficiente per la quantità di energia che è in grado di gestire in rapporto ai costi, anche per il fatto che non richiede tecnologie difficili da reperire o materiali rari o lavorazioni problematiche per l’ambiente. Sistemi elettrici e magnetici I supercondensatori e gli Smes sono sistemi di accu- mulo basati su principi elettrici e magnetici con, anche in questo caso, un progressivo sviluppo tecno- logico. Come i normali condensatori, ma con una capacità molto più grande, i supercondensatori immagazzi- nano energia nel campo elettrico che producono, in maniera proporzionale alla superficie delle arma- ture (i conduttori su cui sono confinate le cariche) e in modo tanto più efficiente quanto più è isolante il materiale dielettrico che separa le armature. Qui, la ricerca si è mossa nella direzione di trovare dielettrici sempre più efficienti e materiali con micro o nano strutture che fornissero una grande superficie delle armature. Oggi i supercondensatori, che possono ricevere e restituire elevate potenze elettriche, si sono rivelati essere degli ottimi complementi delle celle I supercondensatori possono gestire potenze più elevate delle batterie elettrochimiche, ma hanno ancora densità energetiche più basse per massa e volume