I sistemi più comunemente noti per l’accumulo di energia sono le batterie elettrochimiche e i pompaggi idroelettrici. Ci sono però altre possibili tecnologie, già disponibili, in grado di compensare la variabilità e non programmabilità delle fonti rinnovabili.
Se parliamo di accumulo di breve periodo, da poche ore a massimo qualche giorno, una tecnologia promettente e dai costi di investimento particolarmente bassi è denominata CAES (Compressed Air Energy Storage). L’idea, molto semplice, è quella di utilizzare l’aria, che ha le stesse proprietà di comprimibilità di tutti i gas, per produrre energia in una fase di successiva espansione.
Questa tipologia di impianto, accumulando grandi quantità di energia, è paragonabile a un impianto di generazione termoelettrica di media taglia (100 -1.000 MW).
I sistemi CAES impiegano l’energia elettrica proveniente dalla rete o da impianti a fonti rinnovabili per comprimere l’aria dell’ambiente e conservarla in un serbatoio di accumulo di origine naturale o artificiale. Quando è necessario erogare nuovamente energia elettrica, l’aria compressa viene riscaldata ed espansa in una convenzionale turbina a gas.
Anche se l’aria è disponibile ovunque e in quantità pressoché illimitate, i sistemi CAES sono pensabili solo in presenza di formazioni geologiche stabili, dove è possibile accumulare aria compressa in completa sicurezza (strati acquiferi naturali, caverne saline, porose, acquiferi e sottomarini).
Un’interessante alternativa ai sistemi CAES è costituita dagli impianti LAES (Liquid-air Energy Storage), impianti in cui il mezzo di accumulo è costituito da aria liquefatta.
In questo caso l’aria viene liquefatta attraverso un processo di criogenizzazione e immagazzinata in serbatoi a bassa pressione. In un litro di aria liquida sono stoccati circa 700 litri di aria ambiente.
Successivamente, quando è richiesta energia, il liquido viene pompato per portarlo ad alta pressione e trasformato nuovamente in gas, attraverso somministrazione di calore. Il gas caldo può quindi essere utilizzato per produrre elettricità in una turbina.
In Gran Bretagna, precisamente a Bury, vicino Manchester, nel 2018 è entrata in funzione la prima centrale pilota al mondo che impiega su scala commerciale la tecnologia LAES, con una potenza installata di 5 MW e una capacità di accumulo pari a 15 MWh, sufficiente ad alimentare 5.000 abitazioni di medie dimensioni per almeno 3 ore.
L’efficienza complessiva di un LAES è ancora molto bassa ma può essere incrementata grazie allo sfruttamento dell’energia termica di scarto dei processi industriali. Nel caso dell’impianto di Bury si arriva a un rendimento del 60-75% attraverso l’accoppiamento ad un impianto di produzione di elettricità che sfrutta la captazione del biogas di una discarica esistente.
Il prossimo obiettivo sarà quello di portare la taglia delle installazioni a 50/100 MW con almeno 200 MWh di capacità. Un impianto di queste dimensioni potrebbe garantire un accumulo di lunga durata per un’intera città, fornendo servizi di stabilità e regolazione alla rete e favorendo l’integrazione di nuovi impianti eolici e fotovoltaici. Pur essendo una tecnologia non ancora matura, i LAES potranno comunque rappresentare una valida alternativa agli altri sistemi di accumulo dell’energia se nei prossimi anni si miglioreranno ulteriormente le prestazioni e le soluzioni di applicabilità anche nei settori commerciale e residenziale.
