La transizione all’energia rinnovabile sta prendendo velocità, ma c’è un problema incombente con lo stoccaggio. Avremo bisogno di molto più stoccaggio di lunga durata per superare la notte, una volta che il carbone e il gas fossile usciranno dal sistema.
Dobbiamo anche trovare modi nuovi e migliori per creare calore per i processi industriali. Le energie rinnovabili possono fornire gran parte di quel calore durante il giorno, ma lo stoccaggio di energia sarà necessario per soddisfare il fabbisogno di energia notturno dell’industria.
La tecnologia solare termica ha il potenziale per fornire sia accumulo di lunga durata che calore industriale, ma è stata ampiamente trascurata.
Lo stoccaggio di energia rinnovabile identifica che sarà necessario un mix di tecnologie, in tutti i settori, per soddisfare le esigenze di stoccaggio dell’energia, in particolare di notte. Il solare termico sarà una parte importante del mix.
Le batterie da sole non bastano. Sono utili per l’archiviazione di breve durata, che va da pochi minuti a un’ora o due. Ma ne servirebbero moltissimi, a un costo enorme, per coprire 8-12 ore. Il solare termico diventa conveniente per lo stoccaggio di lunga durata su larga scala e offre anche altri vantaggi.
Presentazione dell’accumulo di energia termica
La maggior parte delle persone conosce lo stoccaggio (chimico) della batteria agli ioni di litio e lo stoccaggio idroelettrico (meccanico) pompato. Tuttavia, lo stoccaggio dell’energia termica non è ben compreso o riconosciuto. Ciò è in parte dovuto ai costi percepiti e alle sfide ingegneristiche. Tuttavia, poiché gli impianti solari termici a concentrazione vengono costruiti in tutto il mondo – 30 sono in fase di sviluppo nella sola Cina – la base di conoscenze sta crescendo.
Oltre l’80% del consumo totale di energia comporta un processo termico:
- combustione di carbone e gas per l’elettricità
- combustione di carburanti per autotrazione
- combustione di combustibili per il calore dei processi industriali.
Gran parte di questi processi termici a combustibili fossili esistenti può essere soddisfatta con lo stoccaggio di energia termica rinnovabile.
Ecco come funziona
L’energia solare termica a concentrazione utilizza specchi per convertire la luce solare in energia termica. Questa energia termica viene tipicamente immagazzinata.
L’energia termica accumulata può poi essere utilizzata, a qualsiasi ora del giorno e della notte, su richiesta, per produrre vapore per la produzione di energia elettrica o calore/vapore per processi industriali.
Il sistema prevede in genere da sei a 24 ore di funzionamento. Ciò significa che il solare termico a concentrazione può fornire energia continua, su richiesta e/o calore di processo 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Può anche generare simultaneamente energia e immagazzinare calore allo stesso tempo.
L’energia termica immagazzinata viene tipicamente utilizzata di notte. I sistemi solari termici a concentrazione installati in Cina, Spagna, Stati Uniti, Sud America, Africa e Medio Oriente hanno generalmente più di dieci ore di accumulo, il che consente la generazione notturna di energia rinnovabile e calore.
Anche il solare termico a concentrazione è una tecnologia sincrona perché utilizza una turbina rotante tradizionale (identica a quelle utilizzate nelle centrali elettriche a carbone). Ciò crea servizi di forza e frequenza del sistema tanto necessari per la rete. In sostanza, quando le centrali elettriche a carbone chiudono, il solare termico a concentrazione è una tecnologia che potrebbe continuare a fornire servizi di sistema essenziali.
Più di 100 impianti solari termici concentrati, che generano 7 GWh di energia, sono stati implementati in tutto il mondo.
Prestare attenzione all’avvertimento
Dobbiamo iniziare a costruire sistemi di accumulo di energia a lunga durata ora, in modo da avere un’energia sicura e affidabile quando il sole non splende e il vento non soffia. Dobbiamo anche sostituire i combustibili fossili utilizzati per creare calore nei processi industriali.
Settori come l’estrazione mineraria, l’industria, i trasporti, l’agricoltura e le famiglie richiedono tutti energia rinnovabile sicura, affidabile e conveniente. Per molti settori, questa esigenza si verifica di notte e ciò richiede l’archiviazione.
Autore
Domenico Zaal, CSIRO
