Entrerà in esercizio nei prossimi giorni in Irlanda un particolare tipo di impianto di stoccaggio dell'energia elettrica, da molti giudicato "rivoluzionario" per l'integrazione in rete delle fonti rinnovabili intermittenti, come l'eolico e il fotovoltaico.
Si tratta di un sistema di accumulo ibrido a volano, il primo di questo tipo ad essere integrato in una rete elettrica nazionale.
Il sistema ha una capacità di 600 kW (4 x 150 kW) ed è stato sviluppato dalla irlandese Schwungrad Energie Ltd con il contributo della Commissione Europea (2,5 milioni di euro), in collaborazione con l'Università di Limerick e con il supporto dell'americana Beacon Power LLC, probabilmente la principale società al mondo nel settore.
Il volano (tipicamente un pesante disco rigido) è un meccanismo inventato nel Medioevo con lo scopo di regolarizzare l'energia prodotta da un dispositivo che ruota sul proprio asse. Da allora, però, ne è stata fatta di strada: in particolare negli ultimi decenni le applicazioni energetiche dei volani hanno raggiunto livelli tecnologici difficili anche da immaginare.
Batterie a volano: grande complessità per grandi prestazioni
Una batteria a volano non è altro che un sistema di stoccaggio dell'energia prodotta da un volano in rotazione. Già messa così, con parole molto povere, la cosa non è comunque di immediata comprensione per tutti. Ma a ciò va aggiunto che per poter accumulare adeguate quantità di energia, il volano deve ruotare a velocità elevatissime: da alcune centinaia fino a più di mille giri al secondo. Si tratta di velocità che possono essere raggiunte solo utilizzando materiali specialissimi (alle velocità massime la forza centrifuga spaccherebbe anche l'acciaio) e soprattutto eliminando ogni attrito (anche quello prodotto dall'aria) e ogni contatto meccanico. Il che vuol dire che le batterie a volano devono anche prevedere camere a vuoto, cuscinetti a sospensioni magnetiche, immissione e prelievo dell'energia per induzione magnetica e altre amenità del genere. E siccome l'attrito non è comunque possibile ridurlo proprio a zero, occorrono anche complessi sistemi criogenici per il raffreddamento del tutto.
Insomma stiamo parlando di tecnologie davvero d'avanguardia.
Se però tutto fila liscio, il risultato è che le batterie a volano sono in grado di accumulare grandi quantità di energia in volumi relativamente piccoli. Hanno cioè un rapporto capacità energetica/massa decisamente superiore a quello degli accumulatori elettrochimici tradizionali. Detto in altri termini: eventuali batterie a volano per autobus sarebbero più leggere, ma molto più potenti ed efficienti rispetto all'alternativo pack di batterie al litio dello stesso volume.
Infatti le batterie a volano hanno prestazioni nettamente superiori a quelle dei migliori accumulatori elettrochimici: hanno una efficienza energetica più elevata e una durata di vita più lunga, si caricano in tempi molto più veloci, sono in grado di restituire l'energia in tempi rapidissimi e - per finire in bellezza - hanno anche il vantaggio che non si scaricano se non sono utilizzate (anche per parecchi anni).
Perché dunque non vengono adottate su grande scala?
Piccoli passi verso grandi obiettivi
In realtà l'uso dei volani per applicazioni avanzate è già diffuso, per esempio nell'industria aerospaziale e, soprattutto, in quella automobilistica. Anche le applicazioni commerciali di accumulatori energetici a volano non sono una novità: secondo Beacon Power solo negli Stati Uniti sono più di 400 gli accumulatori a volano utilizzati per stabilizzare tensione e frequenza di reti locali. Anche in Asia e in Europa sono in esercizio numerosi impianti, tipo il PowerStore realizzato dalla ABB. Uno di questi è stato installato dal Gruppo Enel a La Gomera (Canarie): con una capacità di 500 kW è in grado di restituire una potenza che può arrivare a 18 MWs (18 mila kW al secondo): un valore che con gli accumulatori chimici non è possibile nemmeno sognare. Pure in Italia si contano alcune applicazioni industriali, come nel caso realizzato dalla piemontese AlbaSystem per una grande impresa manifatturiera.
Tuttavia sono tutti casi che riguardano potenze limitate e piccole reti: isole, reti private, microsettori di reti pubbliche.
Inoltre ci sono gli aspetti economici che devono essere migliorati e quelli di sicurezza che devono essere garantiti.
Perciò la tecnologia dei volani applicata alle reti elettriche è ancora sperimentale, in particolare per quanto concerne le reti che devono gestire rilevanti quantità di energia proveniente da generazione intermittente. Questo perché, pur essendo una tecnologia ormai nota e affidabile, è sempre stata applicata in modo specifico a casi particolari. Mancano ancora impianti sufficientemente standardizzati, e soprattutto mancano esperienze (progettazione, tempi, costi, gestione eccetera) di esercizi su reti di adeguata grandezza.
Ecco perché si dà molta importanza all'esperienza che la Schwungrad Energie effettuerà presso Rhode, (contea di Offaly), che per altro sarà il primo caso di sperimentazione in Europa di una batteria a volano ibrida , cioè pensata per funzionare sia come accumulatore (dell'energia prelevata dalla rete nei momenti di eccesso di offerta da fonti rinnovabili), sia come impianto di "generazione" di energia da immettere in rete (per coprire la minore o intermittente generazione rinnovabile).
Questo vuol dire che, in teoria, uno sviluppo adeguato di questi impianti potrebbe in gran parte disaccoppiare lo sviluppo delle fonti eolica e solare dalla necessità di back-up con impianti fossili. Un passo importante verso sistemi elettrici davvero green, che non solo l'Unione Europea, ma tutti gli operatori industriali del settore osservano e valuteranno con grande attenzione.
[ Valter Cirillo]
fonte: Ministero irlandese del Lavoro, dell'Industria e dell'Innovazione
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