Trasformare il calore estivo in tepore invernale
Il riscaldamento e il raffreddamento sono responsabili di circa il 40% dell'utilizzo totale di energia in Europa, da cui ne deriva che rappresentano uno dei maggiori ostacoli da superare nella transizione verso la neutralità climatica. Mentre l’elettricità rinnovabile si è espansa rapidamente, la sostituzione dei combustibili fossili nelle reti di riscaldamento e raffreddamento si è rivelata infatti molto più difficile. Il progetto RESTORE(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, sta affrontando questa sfida mediante lo sviluppo di un metodo volto a immagazzinare l’energia rinnovabile su base stagionale, ovvero catturando l’energia in eccesso quando è abbondante e rilasciandola mesi dopo, durante il raggiungimento dei picchi nella domanda. In tal modo, l’iniziativa si prefigge di rendere il riscaldamento pulito disponibile anche in inverno, stagione caratterizzata da una produzione di energia rinnovabile più bassa, ma da una domanda più alta. «L’energia utilizzata per il riscaldamento e il raffreddamento degli ambienti interni rappresenta una parte significativa del fabbisogno energetico complessivo dell’umanità », ha dichiarato Fritz Zaversky, ricercatore presso il Centro nazionale per le energie rinnovabili della Spagna (CENER)(si apre in una nuova finestra), l’organizzazione che coordina la ricerca. «Per conseguire un sistema energetico sostenibile, le energie rinnovabili devono essere impiegate anche per il riscaldamento e il raffreddamento.»
Perché il riscaldamento è in ritardo rispetto all'elettricità
I progressi compiuti nel settore del riscaldamento rinnovabile sono stati rallentati dai relativi costi e dalla complessità associata; le caldaie a gas rimangono opzioni economiche, familiari e facili da installare, rendendo più difficile la concorrenza da parte di soluzioni alternative. Sebbene l’elettrificazione e le pompe di calore stiano diventando sempre più comuni, esse si basano sull’approvvigionamento di elettricità pulita e sulla solidità dell’infrastruttura di rete, che non sempre è disponibile ovunque o in ogni momento. RESTORE affronta questa lacuna concentrandosi sui sistemi di teleriscaldamento e teleraffreddamento(si apre in una nuova finestra) (DHC, district heating and cooling), che servono interi quartieri o città, basandosi su un’idea apparentemente semplice: immagazzinare l’energia rinnovabile in estate e utilizzarla in inverno. «Se fossimo in grado di immagazzinare l’energia solare in eccesso durante i mesi estivi in modo efficiente ed economico, non avremmo la necessità di bruciare gas naturale durante l’inverno», ha affermato Zaversky.
Due tecnologie, un solo sistema integrato
Per rendere possibile la conservazione su base stagionale, RESTORE combina due tecnologie avanzate. La prima è lo stoccaggio termochimico dell’energia(si apre in una nuova finestra) (TCES, thermochemical energy storage), che immagazzina il calore mediante il ricorso a reazioni chimiche reversibili: in tal modo, l’energia può essere stoccata per lunghi periodi con perdite minime. «Una reazione endotermica reversibile immagazzina energia termica senza subire perdite per un lungo periodo di tempo», ha dichiarato Zaversky. Quando serve calore, la reazione si inverte e rilascia l’energia nella rete di teleriscaldamento. La seconda tecnologia mette in connessione l’accumulo di calore al sistema elettrico: una pompa di calore reversibile può utilizzare l’energia elettrica rinnovabile in eccesso per portare il calore di scarto a bassa temperatura, ad esempio quello proveniente dall’industria, a una temperatura più elevata, adatta allo stoccaggio. Quando è necessaria l’elettricità, il sistema può funzionare al contrario utilizzando un ciclo Rankine organico (ORC, Organic Rankine Cycle)(si apre in una nuova finestra), che permette di convertire il calore immagazzinato in elettricità e di immetterlo nella rete.
Vantaggi per le città e i sistemi energetici
Questa flessibilità potrebbe risultare cruciale per i futuri sistemi energetici dominati dalle energie rinnovabili, dove sia il calore che l’elettricità devono essere bilanciati con attenzione. «L’accumulo efficiente di elettricità è fondamentale al fine di garantire la stabilità della rete elettrica», ha osservato Zaversky. In termini pratici, un sistema maturo come quello sviluppato da RESTORE potrebbe offrire alle città costi di riscaldamento inferiori, emissioni prossime allo zero e una maggiore indipendenza energetica. «Un sistema di accumulo dell’energia su base stagionale correttamente progettato e conveniente potrebbe ridurre i costi di riscaldamento, eliminare le emissioni e garantire l'indipendenza dalle fonti energetiche convenzionali», ha spiegato. Sebbene la tecnologia sia ancora in una fase iniziale, il suo potenziale a lungo termine è significativo. «Potremmo fornire un riscaldamento pulito a zero emissioni di CO2 per interi quartieri, mettendo a disposizione soluzioni potenzialmente replicabili in tutta Europa e oltre», ha concluso Zaversky. Grazie a un ulteriore sviluppo e a una dimostrazione reale, RESTORE potrebbe diventare una tecnologia fondamentale e aiutare l’Europa a immagazzinare l’energia rinnovabile di oggi per il fabbisogno termico di domani.
