La diffusione sempre più capillare e l’utilizzo sempre più efficiente delle fonti rinnovabili passano necessariamente dai sistemi di energy storage, ovvero sistemi di accumulo energetico attraverso cui l’elettricità prodotta viene immagazzinata e quindi distribuita al momento opportuno. Per questo, i sistemi di accumulo sono fondamentali per gestire il rapporto tra domanda e offerta energetica, e per mantenere stabile ed efficace la rete di distribuzione.
A oggi, i sistemi di energy storage più diffusi e utilizzati sono le batterie, che nel corso del tempo hanno vissuto un’evoluzione tecnologica esponenziale, volta a garantire una maggiore efficienza a fronte di costi più bassi – anche sotto il punto di vista produttivo, grazie a un approccio che ha l’obiettivo di raggiungere, in linea con i principi dell’economia circolare, un rapporto sempre più vantaggioso tra sostenibilità ambientale e convenienza economica.
In questo senso, i sistemi di accumulo a batterie degli impianti rinnovabili assomigliano in tutto e per tutto ai loro omologhi più piccoli utilizzati quotidianamente per l’uso domestico: essendo in grado di accumulare energia in forma di reazione chimica, possono convertirla in elettricità e quindi rilasciarla a seconda delle esigenze.
Nello specifico, le batterie collegate a un impianto ricevono l’energia prodotta da una fonte rinnovabile come per esempio i pannelli solari, che viene immagazzinata sotto forma di corrente e quindi rilasciata quando necessario per rispondere alla necessità di consumo. I cicli di carica e scarica vengono gestiti e monitorati in tempo reale grazie ad appositi software che, attraverso l’analisi costante di esigenze e disponibilità, garantiscono la massima efficienza dell’impianto energy storage.
In quanto le fonti rinnovabili (es. solare, eolico) sono per loro natura soggette a variazioni di disponibilità, dovute all’intermittenza delle condizioni atmosferiche, è indispensabile implementare sistemi di accumulo di energy storage in grado di accumulare la quantità di energia necessaria a gestire i momenti di picco della domanda, supportando l’impiego sempre più sistematico di elettricità green.
Il progresso nel campo della produzione di energia rinnovabile è stato perciò accompagnato da una parallela evoluzione della tecnologia alla base dei sistemi di accumulo di elettricità a batterie (BESS – Battery Energy Storage System). A oggi, la tecnologia maggiormente diffusa è basata sull’impiego di batterie al litio, in quanto questo materiale offre grandi vantaggi in termini di efficienza e durata. Ma nel prossimo futuro, l’innovazione tecnologica consentirà l’adozione stabile di nuovi dispositivi in grado di immagazzinare quantità superiori di energia, come ad esempio le batterie al flusso con chimiche alternative, realizzate a partire da materiali come vanadio, ferro, zinco.
Anche le batterie al litio si apprestano a seguire una naturale evoluzione tecnologica: dai modelli standard, infatti, si passerà presto a nuovi dispositivi integrati con elettrolita allo stato solido.
I sistemi di energy storage hanno molteplici campi applicativi: oltre a garantire l’alimentazione di apparecchiature e dispositivi elettrici a consumo, sono fondamentali per agevolare la diffusione della mobilità sostenibile, e svolgono un ruolo primario di supporto non solo per la rete elettrica, ma anche per i sistemi isolati, chiamati anche microgrid.
Con microgrid si intende un sistema locale di generazione e trasmissione di energia, che può operare autonomamente quando si stacca dalla rete elettrica nazionale a causa di un’emergenza, come un blackout, o una tempesta, o semplicemente per rispondere a picchi di domanda dei propri utenti, evitando al tempo stesso maggiori spese energetiche.
Soprattutto, i sistemi di accumulo sono fondamentali per conservare e distribuire l’elettricità prodotta da fonti rinnovabili, supportando la rete nazionale con energia pulita, prodotta localmente e con un costo più vantaggioso.
La disponibilità dell’energia rinnovabile che ci circonda non è sempre costante e prevedibile. Per questo, i sistemi di energy storage sono fondamentali per stoccare l’elettricità prodotta dagli impianti quando c’è abbondanza di fonti rinnovabili, in modo da immagazzinare l’energia elettrica quando è più conveniente produrla sotto il profilo economico per poi utilizzarla nel momento più opportuno, andando ad armonizzare il rapporto tra domanda e offerta.
Una caratteristica particolarmente fondamentale per aumentare efficienza e resilienza degli impianti di energia rinnovabile – che per loro natura sono estremamente dipendenti da fattori variabili come le condizioni meteoreologiche, che determinano, ad esempio, l’intensità della radiazione solare e la conseguente produzione dell’energia da parte dei pannelli fotovoltaici.
In questo settore, grande attenzione viene riservata al fronte della sostenibilità ambientale: i sistemi di accumulo second life sono ormai capaci di adattarsi alle strutture di grandi dimensioni, come dimostrato dal progetto PIONEER (airPort sustaInability secONd lifE battEry stoRage) dell’Aeroporto Internazionale Leonardo da Vinci di Roma-Fiumicino: grazie alle batterie fornite da tre diverse case automobilistiche, l’energia prodotta in eccesso dall’impianto solare che costeggia una delle piste di atterraggio può essere immagazzinata e quindi utilizzata per gestire i picchi di domanda dell’aeroporto più grande d’Italia.
L’innovazione dei sistemi di accumulo coinvolge ogni campo, anche quello geotermico: lo dimostra l’impianto di Santa Barbara a Cavriglia, che utilizza un sistema estremamente innovativo e sostenibile per lo stoccaggio di energia termica. Il Thermal Energy Storage (TES), infatti, rappresenta un unicum al mondo, in quanto consente di immagazzinare e utilizzare energia termica su scala industriale grazie all’impiego di un materiale facilmente reperibile come la pietra: in fase di carica, il calore generato dall’impianto passa attraverso tubi immersi in rocce frammentate, aumentandone la temperatura, mentre in fase di scarica il calore accumulato dalle rocce viene rilasciato per surriscaldare l’acqua in pressione, creando vapore che viene poi utilizzato per produrre elettricità, e garantendo massima resilienza e flessibilità a tutta la rete.
L’adozione di sistemi di accumulo energetico in campo rinnovabile porta vantaggi molteplici:
Innovazione, efficienza, sostenibilità: i sistemi di energy storage rappresentano un elemento fondamentale della transizione energetica. Per essere utilizzate in modo sempre più capillare e sistemico, infatti, le fonti rinnovabili dovranno appoggiarsi su sistemi di accumulo sempre più affidabili, resilienti e digitali, capaci di integrarsi in modo armonico con la rete di distribuzione nazionale e contribuire in questo modo all’indipendenza energetica e alla sicurezza del sistema Italia.
L’impianto fotovoltaico integrato con un sistema di accumulo consente di immagazzinare l’energia prodotta dai pannelli solari in batterie che, grazie a una reazione chimica, possono convertirla in elettricità e quindi rilasciarla a seconda delle esigenze.
I sistemi di accumulo servono per massimizzare l'utilizzo dell'energia solare prodotta. Sono particolarmente utili durante i momenti di picco di produzione di energia solare, consentendo di immagazzinare l'elettricità per l'uso futuro, ad esempio durante i periodi di elevata domanda o quando le condizioni meteorologiche rendono intermittente la generazione di energia da fonti rinnovabili. Questo aiuta a ottimizzare l'autoconsumo di energia solare e a ridurre la dipendenza dalla rete elettrica tradizionale.
La qualità dei materiali e la tecnologia impiegata influiscono sulla durata, che perciò varia dai 5 anni a 10 anni, dopo i quali è necessaria la sostituzione delle batterie di accumulo esauste, che vengono riciclate e riutilizzate in ottica di economia circolare per generare vantaggi ambientali ed economici.
Le energie rinnovabili sono il pilastro fondamentale della transizione energetica in atto e rappresentano la chiave sostenibile e duratura per raggiungere l’obiettivo di zero emissioni
