Un migliore stoccaggio dell’energia spiana la strada alle tecnologie rinnovabili
Attualmente, sono previsti tre tipi di processi per l’accumulo di energia termica basati su uno stoccaggio sensibile, latente e termochimico. La maggior parte dell’energia può essere immagazzinata attraverso processi termochimici. Tuttavia, ciò si accompagna ad un aumento della complessità del sistema TES, con un conseguente aumento dei costi. Il progetto SOLSTORE è stato intrapreso con il sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie. Nell’ambito di questo progetto, i ricercatori hanno studiato lo sviluppo di nuovi materiali e tecnologie per lo stoccaggio ultracompatto ed economico di energia termica a temperature elevate (tra i 300 e gli 800 °C). Tale processo include lo studio delle reazioni chimiche reversibili allo stato solido che possono essere utilizzate in applicazioni reali, come l’energia solare concentrata. L’obiettivo era semplificare le tecnologie TES e ridurre i costi.
Vantaggi multipli
L’utilizzo di reazioni solido-solido presenta una serie di vantaggi come semplici meccanismi di reazione rispetto ad altri tipi di stoccaggio termochimico che comportano reazioni gas-solido. «Contribuiscono alla progettazione di sistemi di accumulo più semplici e al possibile contatto diretto del materiale di accumulo con il fluido termovettore, senza bisogno di scambi termici e con una conseguente riduzione dei costi», afferma la dott.ssa Stefania Doppiu, ricercatrice associata presso il Centro di ricerca cooperativa energetica CIC Energigune, in Spagna. I ricercatori hanno identificato e valutato diverse promettenti reazioni allo stato solido da utilizzare negli studi sperimentali sul TES che funzionano in un’ampia gamma di temperature. Lo studio approfondito di due sistemi di diversa natura (metallici e a base di sali) ha evidenziato sia le potenzialità che i limiti di queste reazioni, che dipendono fortemente dalla natura dei materiali reagenti. Lo studio ha inoltre rivelato il legame tra microstruttura e reattività, identificando le migliori condizioni microstrutturali per massimizzare la reattività allo stato solido. I ricercatori di SOLSTORE si concentreranno poi sullo studio dei materiali su larga scala per testare il loro comportamento in condizioni più realistiche. Anche la manipolazione di grandi quantità di materiale da integrare in un sistema TES contribuirà a ridurre i costi.
Maggiore efficienza
I risultati hanno dimostrato un’elevata capacità di stoccaggio, buona conducibilità termica, stabilità meccanica e chimica e completa reversibilità dei cicli di carica e scarica. «Abbiamo identificato una reazione reversibile molto promettente che lavora a circa 500 °C con un’elevata capacità di accumulo di energia termica (200 J/g), cinetica veloce, buona ciclabilità e stabilità», spiega la dott.ssa Doppiu. L’integrazione del TES nelle centrali elettriche convenzionali può contribuire a migliorare la gestione della rete elettrica, fornendo una maggiore capacità di regolamentazione e livelli più elevati di affidabilità operativa e di sicurezza dell’approvvigionamento. Secondo la dottoressa Doppiu: «Nelle centrali solari a concentrazione, il TES è un elemento chiave per migliorare l’efficienza energetica e l’efficacia dei costi e per stabilizzare la produzione di energia solare». SOLSTORE potrebbe svolgere un ruolo importante anche nei processi di riscaldamento industriale. «Il TES può migliorare la gestione e l’efficienza del calore e dell'elettricità combinati in loco nei processi di produzione di vapore e può anche contribuire al recupero del calore di scarto e al riutilizzo nei processi a lotti esotermici ed endotermici», sottolinea la dott.ssa Doppiu.
Parole chiave
SOLSTORE, accumulo di energia termica (TES), reazioni, stato solido, termochimico, energia solare a concentrazione, economia a basse emissioni di carbonio
