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Sistemi di accumulo: buoni per il fotovoltaico, non per l’eolico

Sistemi di accumulo: buoni per il fotovoltaico, non per l’eolico

Se lo sono chiesto dei ricercatori dello Stanford's Global Climate and Energy Project: i risultati dicono che è più conveniente spegnere le pale, anziché costruire batterie ad hoc.

Uno dei principali problemi della produzione di energia da fonti rinnovabili è quello dell’accumulo di energia e della capacità di stoccaggio. Sia gli impianti solari che quelli eolici, per essere convenienti, non devono solo massimizzare la loro produzione ma anche incorporare un metodo di gestione degli eccessi e dei cali di energia.

I ricercatori dello Stanford’s Global Climate and Energy Project (GCEP) si sono chiesti: è sempre conveniente studiare dei sistemi di stoccaggio con batterie? Per rispondere a questa domanda hanno analizzato il bilancio energetico di vari sistemi di accumulo combinati con vati tipi di impianti: il responso dello studio è a favore del solare.

Secondo i ricercatori l’uso di batterie per un impianto eolico potrebbe essere non conveniente sia dal punto di vista dell’efficienza che dei costi. Gli autori dello studio hanno analizzato diversi sistemi di stoccaggio e, in particolare, le caratteristiche di cinque tipi di accumulatori: batterie agli ioni di litio, al piombo, batterie al sodio-zolfo, batterie vanadio-redox e zinco-bromo.

Lo studio si basa sul “ritorno energetico sull’investimento” o EROEI (Energy Returned On Energy Invested), che cerca di quantificare il costo energetico di un sistema di accumulo rispetto al tipo di impianto. Charles Barnhart, l’autore principale dello studio appena pubblicato su Energy and Environmental Science, ha spiegato:

Il nostro obiettivo era quello di calcolare il costo energetico complessivo: cioè, la quantità totale di combustibile ed energia elettrica necessaria per costruire e gestire queste tecnologie di stoccaggio. Abbiamo scoperto che quando si considera il fattore dei costi energetici, ha senso usare le batterie per immagazzinare energia solare, mentre la cosa diventa meno conveniente per quanto riguarda l’energia eolica.

In uno studio precedente, Barnhart ha calcolato il costo energetico necessario a costruire e mantenere ciascuno dei cinque sistemi di accumulo con batterie. Le batterie al piombo hanno mostrato un notevole costo energetico, mentre quelle agli ioni di litio il più basso:

Abbiamo calcolato quanta energia viene utilizzata nel pieno del ciclo di vita della batteria: dall’estrazione delle materie prime fino all’installazione del dispositivo finito. Le batterie con alti costi energetici consumano più combustibili fossili e quindi rilasciano più anidride carbonica durante la loro vita. Se il costo energetico di una batteria è troppo alta, il suo contributo generale al riscaldamento globale potrebbe inficiare i benefici dell’energia prodotta con fonti rinnovabili.

Combinando i risultati dello studio con quelli ottenuti dall’impiego del ritorno energetico sull’investimento, i ricercatori hanno ravvisato, appunto, che accumulare energia eolica nelle batterie ai livelli attuali di efficienza dei dispositivi di accumulo non sarebbe convenente:

Entrambi gli impianti necessitano di energia per essere costruiti e messi in funzione. Il costo energetico complessivo delle turbine eoliche è molto inferiore rispetto ai moduli solari convenzionali che, per essere realizzati, richiedono molta energia proveniente in gran parte dai combustibili fossili

In pratica l’energia prodotta dagli impianti eolici è energeticamente molto meno costosa di quella prodotta dagli impianti solari: per questo motivo, avrebbe senso accumulare esclusivamente energia solare nelle batterie, mentre per le pale eoliche la soluzione più semplice per gestire i picchi che solitamente si verificano nelle ore notturne, quando la domanda di energia è al minimo sarebbe quella di spegnerle.

Sembra un paradosso, ma perdere energia perché si bloccano le pale di un impianto eolico è più conveniente, dal punto di vista energetico: fa aumentare l’EROI della fonte del 10%. Accumularla invece nelle batterie lo fa salire dal 20%, nel caso del litio, al 50% nel caso del piombo:

Non ha senso spendere 100 dollari per una cassaforte che custodisca un orologio da 10: allo stesso modo, non è sensato costruire batterie energeticamente costose per una risorsa di energia a buon mercato come quella eolica, ma ha senso invece per gli impianti solari, che sono energeticamente più costosi da costruire

L’unico metodo per far si che l’accumulo in batterie sia conveniente, secondo Barnhart, sarebbe quello di aumentarne l’efficienza dagli attuali 700 cicli di ricarica per le batterie al piombo (6 mila circa per quelle agli ioni di litio) a 10-18 mila cicli.

Secondo i ricercatori del GCEP, ci sarebbero però usi alternativi migliori per sfruttare seduta stante l’energia in eccesso degli impianti eolici: ad esempio il suo utilizzo nelle pompe per l’irrigazione, o la ricarica di veicoli elettrici.

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