10 cose da sapere sulle tecnologie di accumulo dell'energia

Lostoccaggio di energia è fondamentale per stabilizzare le reti elettriche, integrare le energie rinnovabili e migliorare l'efficienza energetica in tutti i settori. Ecco dieci fatti chiave da conoscere:

1. Lo stoccaggio di energia garantisce l'affidabilità delle energie rinnovabili

In sostanza, le soluzioni di stoccaggio dell'energia affrontano l'intermittenza delle fonti di energia rinnovabili. La disponibilità di energia solare ed eolica dipende dalle condizioni meteorologiche e dall'ora del giorno, con conseguente produzione di energia quando la richiesta è minore. L'Agenzia Internazionale per l'Energia afferma che la scala richiesta di soluzioni di accumulo basate sulla rete dovrà aumentare di oltre sei volte nel 2030 per poter raggiungere gli obiettivi per le fonti di energia rinnovabili.

2. Le batterie agli ioni di litio dominano attualmente il mercato

Tra tutte le soluzioni di accumulo oggi disponibili, le batterie agli ioni di litio sono le più utilizzate. Ciò è dovuto all'elevata densità di energia contenuta in queste celle, che offrono un'efficienza di andata e ritorno superiore al 90%, e al fatto che il costo di queste batterie è sceso di quasi il 90% rispetto al 2010. Attualmente, le batterie agli ioni di litio costituiscono oltre l'85% dei nuovi impianti di accumulo a batteria installati.

3. Le batterie a flusso rendono possibile l'accumulo di energia a lunga durata

Sebbene le batterie agli ioni di litio brillino per i brevi cicli di scarica, non sono state progettate per questo scopo. Le batterie a flusso, invece, soddisfano questo requisito. Le batterie a flusso sono progettate per immagazzinare energia in elettroliti fluidi contenuti in un serbatoio esterno. Per questo motivo, sono ideali per applicazioni di lunga durata, che possono variare da 6 a 12 ore o oltre. Questi requisiti sono necessari nelle reti a prevalenza rinnovabile.

4. Le batterie allo stato solido sono la prossima generazione

Guardando al futuro, non c'è dubbio che le batterie allo stato solido siano considerate innovative o rivoluzionarie. In questo senso, sono destinate a cambiare o migliorare le attuali tecnologie delle batterie in quanto sono più sicure perché non contengono liquidi infiammabili. In questo caso, sembra che la loro adozione o produzione sia ancora agli inizi.

5. Stoccaggio dell'idrogeno e decarbonizzazione profonda

Oltre allo stoccaggio nelle batterie, l'idrogeno è una forma flessibile di stoccaggio dell'energia anche a lungo termine. La produzione di energia in eccesso da fonti rinnovabili può essere impiegata per la produzione di idrogeno verde attraverso l'elettrolisi, che può essere immagazzinato e ulteriormente utilizzato per la generazione di energia o per applicazioni industriali dirette. Lo stoccaggio dell'idrogeno è molto importante per le industrie che difficilmente saranno elettrificate, come ad esempio la produzione di acciaio e altre industrie chimiche, il trasporto marittimo e il trasporto su lunga distanza.

6. L'idrogeno pompato è ancora in testa per dimensioni

Sebbene la crescita dell'uso delle batterie e di altre forme di soluzioni di accumulo sia stata piuttosto elevata, l'accumulo idroelettrico con pompaggio rimane il leader in termini di capacità installata. L'accumulo idroelettrico con pompaggio comprende oltre il 90% della capacità di accumulo di energia a livello mondiale e utilizza la differenza di altitudine tra due bacini per immagazzinare energia. Questa tecnologia offre soluzioni a lungo termine, con una durata di vita di oltre 50 anni.

7. Gli accumuli di energia termica riducono i picchi di domanda

Lo stoccaggio di energia termica rappresenta un altro metodo critico di gestione dei sistemi energetici. Lo stoccaggio di energia termica consiste nell'immagazzinare energia termica, come il calore o il freddo, per poi utilizzarla in un secondo momento. L'accumulo di energia termica aiuta a ridurre i picchi di consumo. La tecnologia di accumulo dell'energia termica assume diverse forme, come il sistema di accumulo a sali fusi comunemente utilizzato nelle centrali solari a concentrazione, il calore di processo e l'accumulo di acqua fredda.

8. I supercondensatori forniscono energia istantanea

Mentre in una batteria l'accumulo di energia è chimico, in un supercondensatore l'accumulo è elettrostatico. I supercondensatori possono essere caricati e scaricati in pochi secondi, possono sopportare milioni di cicli e hanno un'elevata potenza. Sebbene la loro densità di energia sia inferiore rispetto a quella di una batteria, per brevi periodi di energia, come ad esempio nelle applicazioni per i freni elettrici, la regolazione della frequenza e il bilanciamento della potenza, un supercondensatore è una buona opzione.

9. Le batterie agli ioni di sodio costituiscono un'alternativa economica

Mentre crescono le preoccupazioni per la catena di approvvigionamento delle batterie al litio, le batterie agli ioni di sodio si stanno affermando come un'alternativa più economica ed ecologica. Il sodio può essere facilmente reperito, eliminando così qualsiasi problema di risorse e geopolitico. Sebbene la tecnologia delle batterie agli ioni di sodio abbia una bassa densità energetica rispetto a quella delle batterie agli ioni di litio, può essere efficacemente utilizzata per applicazioni stazionarie, soprattutto se si considerano come priorità i costi, la sicurezza e la lunga durata.

10. Batterie da applicazioni di seconda vita: Estensione del valore e riduzione del consumo

Infine, le batterie di seconda vita stanno lentamente diventando una soluzione sostenibile. Le batterie dei veicoli elettrici che non soddisfano gli standard richiesti per l'uso nelle automobili hanno circa il 70%-80% della carica originaria. Questa tecnologia migliora l'uso delle batterie per l'immagazzinamento in modo da garantirne una durata sostenibile. Per ulteriori informazioni, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Domande frequenti

1. Che cos'è l'accumulo di energia e perché è importante?
L'accumulo di energia consente di risparmiare elettricità e di utilizzarla in un secondo momento, contribuendo a bilanciare la domanda e l'offerta, soprattutto nel caso delle fonti di energia rinnovabili.

2. Come si collocano le batterie agli ioni di litio rispetto alle altre tecnologie?
Le batterie agli ioni di litio offrono un'elevata efficienza e densità energetica, mentre le alternative come le batterie di flusso e i sistemi agli ioni di sodio sono più adatte per applicazioni di lunga durata o sensibili ai costi.

3. Che ruolo ha l'idrogeno nell'accumulo di energia?
L'idrogeno consente l'accumulo di energia a lungo termine e su larga scala e favorisce la decarbonizzazione nei settori in cui le batterie non sono praticabili.

4. Perché l'idroelettrico a pompaggio è ancora così diffuso?
La sua enorme capacità, la lunga durata operativa e la comprovata affidabilità rendono l'idroelettrico a pompaggio indispensabile per lo stoccaggio su scala di rete.

5. Quanto durano i sistemi di accumulo di energia?
I sistemi agli ioni di litio durano circa 10-15 anni, le batterie di flusso possono superare i 20 anni e gli impianti idroelettrici di pompaggio spesso funzionano per diversi decenni.