Stoccaggio dell’Energia prodotta dalle fonti rinnovabili

L’aggiunta di capacità di stoccaggio dell’energia diffusa per le fonti rinnovabili potrebbe spostare la data dell’Earth Overshoot Day di 15 giorni. Questo si aggiunge all’impatto che avrebbe l’adozione massiccia di energie rinnovabili.

Qual’è la soluzione?

Aumentare la capacità di stoccaggio dell’energia per consentire l’adozione diffusa di fonti energetiche intermittenti come l’energia eolica e solare. Senza un efficace accumulo di energia, ci sarà sempre bisogno di fonti di energia “base-load”.

Come funziona?

L’accumulo di energia consente di immagazzinare e utilizzare nel tempo l’energia prodotta dai pannelli solari durante le ore più luminose della giornata. Un migliore accumulo di energia consentirebbe alle energie rinnovabili di alimentare una porzione molto più ampia della rete elettrica di quanto non faccia attualmente.

Realizzabilità?

A parte l’energia idroelettrica, ci sono pochi impianti di stoccaggio dell’energia su larga scala in funzione. Gli studi hanno scoperto che non è necessario lo stoccaggio di energia fino a quando le energie rinnovabili non supereranno circa il 35% dell’elettricità prodotta annualmente. Con l’espansione della percentuale di energie rinnovabili, in particolare eolica e solare, aumenterà la necessità di stoccaggio di energia.

Fonti energetiche intermittenti e necessità di accumolo di energia

L’accumulo di energia è essenziale per consentire l’adozione diffusa di fonti energetiche intermittenti come l’energia eolica e solare. Sappiamo che la trasformazione energetica richiede l’elettrificazione dei nostri sistemi energetici, ma anche una potente rete elettrica alimentata da fonti rinnovabili ha le sue sfide.

Uno studio condotto in California ha dimostrato che senza accesso allo stoccaggio di energia, l’energia eolica e solare possono eliminare solo il 72% delle emissioni di carbonio dalla produzione di elettricità. Ciò richiederebbe anche un notevole eccesso di capacità rinnovabile rispetto alla quantità totale di energia richiesta (circa il 25-30% in più). Tale eccesso rimarrebbe inutilizzato durante i periodi di elevata produzione di energia e l’offerta deve essere volutamente ridotta per soddisfare la domanda. Questo si chiama “riduzione rinnovabile”.

Esistono già regioni del mondo, come la Germania e la California, dove l’energia solare disponibile supera la domanda a mezzogiorno in giornate particolarmente soleggiate. A complicare ulteriormente le cose, le centrali termoelettriche tradizionali sono lente nell’adeguamento della propria potenza.

Ciò significa che hanno una flessibilità limitata in termini di velocità con cui possono aumentare o ridurre la loro produzione. Con l’accumulo di energia in atto, eolico e solare possono alimentare la rete elettrica in misura molto maggiore, fino al 90% secondo lo studio. Altre fonti rinnovabili per la produzione di energia elettrica hanno una maggiore capacità di adattarsi ai diversi profili di domanda.

Nel caso dell’energia idroelettrica, ad esempio, il flusso dell’acqua del fiume può essere ridotto durante la bassa domanda di energia e aumentato durante i picchi. Ma troppe variazioni nel flusso dell’acqua possono avere effetti ecologici dannosi, in particolare per tutti gli organismi viventi nei fiumi.

I laghi e in particolare lo stoccaggio dell’acqua in montagna possono essere utilizzati per lo stoccaggio di energia su larga scala; l’elettricità in eccesso viene utilizzata per pompare l’acqua nei depositi, quindi l’acqua viene rilasciata per alimentare le turbine elettriche. Questo processo comporta una perdita di efficienza dell’ordine del 20%.

Questo 20% è il costo fisico per l’aggiornamento dell’elettricità dai tempi di produzione in eccesso e per fornirla durante i periodi di domanda in eccesso. I grandi laghi di montagna possono fornire stoccaggio stagionale, ma questo è ancora più costoso.

Biomassa e batterie

La biomassa immagazzinata potrebbe essere tra le opzioni di stoccaggio stagionale più convenienti. La biomassa può essere gassificata per far funzionare turbine efficienti durante condizioni fredde e nuvolose quando la produzione solare è al minimo.

Le batterie stanno diventando più efficaci nel livellare i carichi; Oggi ci sono molte famiglie che usano le batterie per funzionare fuori dalla rete.