Dimostrare le potenzialità dello stoccaggio ibrido di energia a livello locale
Mentre l’energia rinnovabile prodotta localmente negli edifici o nei quartieri residenziali potrebbe giovare alle reti elettriche congestionate, resta un ostacolo significativo: il suo approvvigionamento intermittente in base al sole o al vento. Il progetto SCORES, finanziato dall’UE, ha studiato dei sistemi avanzati per immagazzinare l’energia rinnovabile prodotta da pannelli solari in loco, con il supporto di un sistema di gestione dell’energia. «Con l’utilizzo di una combinazione di tecnologie, adattabili ai mercati locali, immagazziniamo l’energia per poterla impiegare quando le rinnovabili non possono fornirla su richiesta», spiega il coordinatore del progetto Erwin Giling, attivo presso l’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata (TNO) che ha ospitato il progetto. La dimostrazione di queste tecnologie è avvenuta in due edifici, in Austria e in Francia, entrambi collegati alle reti di elettricità e riscaldamento.
Mettere in funzione soluzioni di stoccaggio integrate
SCORES ha esaminato una serie di soluzioni per la produzione di calore ed energia, sperimentando il modo in cui i componenti debbano essere integrati e installati negli edifici. Tra queste figurano: eliotermica; fotovoltaico; pompe di calore acqua-acqua e aria-aria; un sistema per lo stoccaggio energetico con batterie agli ioni di litio dotate di una seconda vita; un sistema di batterie riscaldanti redox per lo stoccaggio del calore; materiali a cambiamento di fase per lo stoccaggio termico compatto; e un serbatoio di ammortizzamento ben isolato per immagazzinare acqua calda per uso domestico per oltre una settimana con una minima dispersione. Quest’ultima innovazione ha portato alla creazione della start-up Newton Energy Solutions per commercializzare la tecnologia. Sulla base di dati di prova e simulazioni, il team ha sviluppato degli algoritmi per condurre un sistema di gestione dell’energia destinato agli edifici, che ha collegato, controllato e ottimizzato le varie tecnologie per bilanciare approvvigionamento e consumi. Le tecnologie più innovative sono state dimostrate fisicamente su una scala relativamente piccola (rispetto alla scala degli edifici), mentre i dati del progetto sono stati utilizzati per simulare sistemi a grandezza naturale.
Le riduzioni nette hanno superato le aspettative
Per definire una base di partenza per la valutazione delle componenti del progetto, è stato creato un caso di riferimento privo delle innovazioni proposte. «Le simulazioni per l’edificio dimostrativo francese hanno dimostrato che l’integrazione dei sistemi di pompe di calore aria-aria e acqua-acqua, con il termofotovoltaico come sorgente, ha ottenuto una riduzione netta del 37,7 % nei consumi della rete elettrica, rispetto al caso di riferimento. L’aggiunta di pannelli fotovoltaici montati sul tetto ha aumentato l’entità di questa riduzione fino al 56 %», afferma Giling. Il team ha riscontrato infatti che per ottenere riduzioni pari al 60 %, in caso di ottimizzazione dei consumi del solo edificio, era necessario includere in questa simulazione tre tecnologie di stoccaggio: la batteria elettrica dotata di una seconda vita, gli elementi di stoccaggio realizzati in materiali a cambiamento di fase e una batteria riscaldante redox migliorata per lo stoccaggio energetico. Per quanto riguarda la simulazione effettuata in Austria, il team ha scoperto che l’impiego di una pompa di calore da sola poteva già produrre un risparmio energetico del 70 %. «Queste riduzioni erano tutte ben al di sopra dei nostri obiettivi del 30 %, anche prima di includere le tecnologie di stoccaggio», aggiunge Giling.
Al di là delle tecnologie
Il sistema di SCORES offre numerosi vantaggi, tra cui la riduzione delle emissioni di CO2, l’autosufficienza energetica e la stabilità della rete. Queste innovazioni potrebbero inoltre dare origine al miglioramento delle batterie per i veicoli elettrici e contribuire alla crescita del settore energetico europeo in termini di competitività e posti di lavoro. A tal fine, SCORES ha pubblicato una serie di otto video educativi che forniscono informazioni sulle tecnologie del progetto. Inoltre, un partner del progetto, IPS, ha organizzato un corso di formazione e un seminario nei siti delle dimostrazioni, mentre un altro partner, EDF, ha organizzato un workshop sulle normative. Mentre la maggior parte delle tecnologie del progetto richiede ulteriori ricerche di approfondimento prima della commercializzazione, le pompe di calore acqua-acqua abbinate ai collettori di termofotovoltaico sono già disponibili sul mercato. «Affinché i sistemi ibridi di stoccaggio dell’energia siano maggiormente accettati, dobbiamo superare l’ostacolo rappresentato dal loro investimento iniziale relativamente alto. Per farlo, i governi potrebbero concedere dei contributi e migliorare leggi e normative. È inoltre necessario comunicare in modo più efficace ai consumatori i vantaggi di questi sistemi» conclude Giling.
Parole chiave
SCORES, energia, rete elettrica, pannelli solari, pompe di calore, batterie, fotovoltaico, stoccaggio, cambiamento climatico
