La sesta dimensione delle reti elettriche

11 febbraio 2014 NEWS , OPINIONI , SMART ENERGY
La sesta dimensione delle reti elettriche

Ecco il parere di Mario Conte, coordinatore delle attività di ricerca sugli accumuli per ENEA, sintetizzato da un suo articolo.

Le politiche di crescita delle fonti rinnovabili stanno introducendo un modello totalmente nuovo di sistemi elettrici capaci di avvalersi di tecnologie sempre più efficienti, con un occhio di riguardo alla generazione distribuita e al controllo intelligente dei flussi di energia e potenza. Il processo, favorito dalla liberalizzazione del mercato, è dovuto alla natura stessa delle rinnovabili, intermittente e non programmabile, con la rete che deve adeguarsi ai luoghi e ai tempi della disponiblità delle fonti inserendo l’utente nel processo e puntando su una sorta di intelligenza attiva in grado di gestire i flussi in ottica smart grid.

L’accumulo di energia, separando la generazione dell’energia dal suo uso, migliora l’efficienza energetica, favorisce l’introduzione delle rinnovabili e consente un uso differenziato dell’energia. Per gli esperti l’accumulo sarà elemento fondamentale nelle nuove reti elettriche tanto da diventare una vera e propria “sesta dimensione” in aggiunta alle classiche cinque a flusso monodirezionale (Fonte energia – Generazione – Trasmissione – Distribuzione – Utenza Finale/Carico) con le quali interagisce bidirezionalmente. I servizi che il sistema di accumulo è in grado di fornire si dividono in “servizi di potenza” ( riguardanti la potenza del sistema, la sua velocità di risposta e i benefici negli scambi con il sistema energetico) e i “servizi di energia” (sono legati allo scambio di potenza e si dividono in quattro sotto categorie, in base alle funzioni svolte e ai criteri di dimensionamento e impiego: security, power quality, mercato, accesso).

Il contributo dei sistemi di accumulo arriva dalla flessibilità che è in grado di fornire al sistema venendo incontro alle necessità tecniche ed economiche dell’utilizzatore. Il progressivo diffondersi dell’interesse sui sistemi di accumulo ha spinto ricercatori e industrie a continuare a seguire questo percorso sviluppando metodi e tecnologie sempre nuove per venire incontro alle diverse esigenze. Le caratteristiche principali di un sistema di accumulo riguardano le proprietà specifiche di accumulo e quelle operative: densità di energia e potenza, efficienza energetica in carica e scarica, autoscarica, tempi di carica e scarica, comportamento in diverse condizioni di stato di carica, ciclo di vita, tempi di realizzazione, affidabilità, materiali utilizzati, costi, sicurezza, smaltimento. Allo state attuale nelle reti elettriche vengono utilizzate varie tipologie di accumulo: pompaggio di acqua in bacini di accumulo di grandi dimensioni, aria compressa in serbatoi naturali (CAES), magneti superconduttori (SMES), volani, accumulatori elettrochimici, accumulo di energia termica e supercondensatori. Nonostante l’ampio ventaglio di soluzioni la diversificazione dei sistemi di accumulo nelle reti elettriche è un processo decisamente lento: quasi egemone è il ruolo dei sistemi di pompaggio, molto marginale quello degli altri. Su 127000 MW oltre il 99% è coperto dai sistemi di pompaggio, agli altri rimane solo un misero 1% con i CAES e le batterie sodio-zolfo davanti alle altre.

Proiettandoci nel futuro, le analisi tecniche e di mercato suggeriscono che la quota sempre più consistente di rinnovabili richiederà sistemi di accumulo sempre più vicini all’utente finale; le caratteristiche più richieste saranno quelle proprie dei sistemi di accumulo elettrochimici e dei CAES mentre tutte da scoprire sono le soluzioni più innovative come la produzione e accumulo dell’idrogeno e i sistemi SMES con l’uso di materiali superconduttori impiegati a temperature più convenienti sia sotto il profilo energetico sia sotto quello economico.

Nell’ultima generazione di accumulatori spicca la batteria al litio, oggi commercialmente disponibile o in avanzata fase di sviluppo in alcune sue tipologie (esistono molteplici tipi di batterie al litio ma l’elemento comune a tutte è lo ione litio, portatore della carica elettrica). lI litio è un metallo alcalino con modesto peso atomico e notevole reattività, caratteristiche che lo rendono ideale per l’utilizzo negli accumulatori; le medesime caratteristiche lo rendono anche potenzialmente pericoloso: i materiali devono essere manipolati in ambienti privi di umidità e ben controllati.

Negli ultimi quindici anni le batterie al litio hanno conquistato una notevole fetta di mercato  e sono utilizzate in tutte le applicazioni che richiedono poco ingombro e basso peso, prevalentemente telefonini cellulari, computer portatili di ogni genere e lettori musicali. Dove sono necessarie alte energie e un alto numero di cicli, la scelta ricade ormai automaticamente sugli accumulatori al litio. Sono in corso studi per implementarne le possibilità a livello di sicurezza e diminuirne i costi per poterne estendere l’utilizzo a mezzi che necessitano maggiore potenza ed elevata affidabilità come ad esempio le vetture elettriche.

La sesta dimensione delle reti elettriche ultima modifica: 2014-02-11T18:16:29+00:00 da Francesco Sellari

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