Energie rinnovabili e stoccaggio

In un’era in cui, malgrado le evidenze scientifiche, non tutti sono ancora convinti della responsabilità degli esseri umani nei cambiamenti climatici in corso, è bene ricordare alcuni concetti di base, anche in campo energetico.

Le fonti di energia rinnovabili permettono di produrre elettricità o calore senza esaurirsi. Tra queste ci sono ad esempio il sole e l’acqua, ma ne fanno parte anche quei fenomeni naturali che si rigenerano regolarmente, come i venti e le maree. L’impiego di fonti rinnovabili per la produzione di energia è in forte crescita, e questo permetterà di sostituire le fonti non rinnovabili, vale a dire i combustibili fossili (petrolio, carbone, gas) e l’energia atomica (fissione nucleare dell’uranio), sorgenti di energia limitate nel tempo.

La disponibilità limitata delle fonti non rinnovabili non è però l’unico motivo per cui si cerca di avvicendarle con fonti rinnovabili: il problema maggiore è legato all’impatto ambientale, associato sia alle emissioni di gas inquinanti, sia ai gas serra – in particolare all’anidride carbonica (CO2), importante gas che causa il riscaldamento globale. La fissione nucleare produce inoltre delle scorie radioattive la cui gestione è molto problematica.

Le principali energie rinnovabili utilizzate al giorno d’oggi sono di origine idroelettrica, solare, eolica, geotermica, eccetera. L’energia idroelettrica è tra le maggiori fonti rinnovabili di elettricità al mondo, ma l’impiego dell’energia solare è in forte crescita, grazie alla sempre maggiore efficienza dei pannelli fotovoltaici. Tuttavia, alcune di queste fonti sono disponibili in maniera irregolare. Sole e vento permettono di produrre elettricità in modo discontinuo; inoltre, spesso la produzione può superare la richiesta, soprattutto in estate quando serve meno energia per l’illuminazione e per il riscaldamento degli edifici e la gestione della corrente in esubero può diventare un problema per la rete elettrica.

Una delle sfide principali della transizione energetica è perciò lo sviluppo di sistemi di accumulo capaci di immagazzinare l’energia in eccesso e di restituirla nei momenti di bisogno.

Tra i sistemi più diffusi ci sono ovviamente le batterie, in particolare quelle al litio. Grazie alle caratteristiche di questo metallo, le batterie al litio sono molto performanti e negli ultimi anni hanno conosciuto una forte crescita in molti settori, come quello dei trasporti, della logistica, della comunicazione, eccetera. Pensiamo ad esempio al sistema “Vehicle to Grid”, che permette ai veicoli elettrici non solo di ricevere l’energia dalla rete per ricaricarsi, ma anche di immettere nuovamente in rete l’elettricità immagazzinata nelle proprie batterie al litio. Uno dei principali vantaggi di questo sistema – oltre a poter disporre di energia elettrica solare per la propria abitazione tramite l’automobile – è la possibilità di poter contare su una notevole capacità di riserva di energia distribuita nelle auto elettriche presenti sul territorio. Questa capacità supplementare diventerà molto utile nei prossimi anni, in concomitanza con il previsto aumento di energia rinnovabile proveniente dal fotovoltaico e dall’eolico (fonti intermittenti). Tuttavia, le batterie al litio suscitano interrogativi dal punto di vista geopolitico – a causa dei forti interessi economici e politici in gioco per accaparrarsi le materie prime – e dal punto di vista ecologico (basti pensare all’impatto ambientale generato dall’estrazione e dalla lavorazione delle materie prime e all’incertezza sulle reali possibilità di riciclaggio/smaltimento delle batterie quando arriveranno a fine ciclo). In quest’ottica, ben vengano le innovazioni volte a dare una seconda vita alle batterie riciclate delle auto elettriche, che possono ad esempio essere usate come impianto di stoccaggio di energia solare. Sebbene la loro capacità originale sia ridotta, questa loro seconda vita potrebbe essere più conveniente rispetto alla costruzione di un sistema di accumulo nuovo. Non a caso, molte realtà (p.es. in Italia l’HAIKI COBAT – la piattaforma italiana di servizi per l’economia circolare) si stanno muovendo per ottimizzare il riciclo delle batterie a fine ciclo, impiegandole appunto come accumulatori di parchi solari e impianti fotovoltaici.

Una valida alternativa, sempre in termini di batterie, è quella delle batterie al sale. Il loro obiettivo è simile alle batterie al litio, ma a cambiare è la composizione chimica all’interno di esse. Molto meno inquinanti delle batterie al litio, la loro diffusione è tuttavia ancora limitata a causa dei costi elevati di produzione e del ridotto numero di usi possibili. Questo tipo di accumulatore viene detto “al sale” per via dell’elevata presenza di cloruro di sodio (il comune sale da cucina): il sodio è un elemento della tavola periodica che, rispetto al litio, è più facile da reperire ed è anche riciclabile. Tuttavia, le batterie al sale non solo hanno costi maggiori, ma contengono anche una forte componente di nichel che, rispetto al sodio, è più difficile da reperire e richiede particolari attenzioni per non creare danni alla natura al momento dello smaltimento.

Oltre alle batterie, gli impianti di pompaggio e turbinaggio rappresentano un’altra soluzione efficace. Questi consentono di pompare l’acqua a monte quando vi è una sovrapproduzione di energia e di farla scorrere di nuovo a valle per la produzione di corrente quando c’è carenza. Nelle Alpi, esistono molti bacini di accumulazione per la produzione idroelettrica e alcuni di essi sono dotati di un sistema di pompaggio. Una delle più importanti centrali di pompaggio e turbinaggio d’Europa è entrata in funzione nel Canton Vallese (Svizzera) durante l’estate 2022 e può contribuire a compensare le fluttuazioni dell’energia solare ed eolica nel continente europeo.

Altri ricercatori in Svizzera hanno seguito lo stesso principio degli impianti di pompaggio e turbinaggio. Ma invece dell’acqua hanno usato dei blocchi di calcestruzzo. Quando c’è una sovrapproduzione di elettricità da fonti rinnovabili, i blocchi di cemento sono accatastati l’uno sull’altro fino a formare una torre di oltre cento metri. Al momento opportuno, sono poi lasciati cadere sfruttando la forza di gravità per generare corrente. Un primo impianto basato su questa tecnologia è stato realizzato in Cina, nei pressi di Shanghai, mentre un secondo dovrebbe entrare in funzione nel 2024 a ovest di Dallas, negli Stati Uniti.

Il surplus elettrico può anche essere convertito in fonti di energia liquida o gassosa. Tali tecnologie consentono di utilizzare, ad esempio, l’elettricità di una centrale solare o di un parco eolico per produrre idrogeno e successivamente metano. Questi due elementi possono essere conservati a lungo e usati in seguito come carburanti. E ancora, in Inghilterra si sta sviluppando un sistema basato sulla liquefazione dell’aria. Quando vi è un surplus di produzione, si impiega l’energia elettrica per comprimere e raffreddare l’aria, facendola passare dallo stato gassoso a quello liquido, stato che permette di immagazzinarla in serbatoi isolati per molto tempo. Quando aumenta la domanda di energia in rete, l’aria liquida può essere riscaldata e rapidamente espansa in gas, per azionare una turbina elettrica.

Oltre ad investire nello sviluppo di tecnologie per rendere più efficiente la produzione di energia grazie alle fonti rinnovabili, la ricerca sta facendo decisi passi avanti nello stoccaggio dell’energia e la lista di nuovi sistemi si arricchisce regolarmente. Ma per diventare totalmente indipendenti dai combustibili fossili e promuovere uno stile di vita sempre più sostenibile, è importante lavorare non solo sulla produzione di energia, ma anche sui consumi. È quindi fondamentale ottimizzare l’uso dell’energia in generale, da un lato riducendo gli sprechi, ad esempio con apparecchi elettrici sempre più performanti e meno energivori, e dall’altro lavorando sull’efficienza energetica di edifici, mezzi di trasporto, industrie e di tutti quei settori consumatori di energia.

Risparmio, indipendenza energetica e riduzione emissioni di gas serra. Questi sono solo alcuni dei vantaggi che la scelta di un impianto fotovoltaico può offrire. L’aumento di domanda di installazione di pannelli è dovuto proprio ai benefici economici che, uniti all’attenzione sempre maggiore verso la sostenibilità, hanno contribuito all’ascesa delle rinnovabili in Italia. La scelta di come produrre energia può cambiare la nostra quotidianità e, soprattutto, l’ambiente.
Ecco i vantaggi per cui scegliere un impianto fotovoltaico per la tua casa. LEGGI QUI