Nuove innovazioni di vecchie tecnologie: sistemi di stoccaggio dell’energia rinnovabile
Nuove innovazioni di vecchie tecnologie: sistemi di stoccaggio dell’energia rinnovabile
Enel valuta l’importanza delle tecnologie di stoccaggio delle energie rinnovabili. Riveliamo il potenziale di grande impatto derivante dall’aggiornamento delle vecchie tecnologie e le opportunità di investimento per le startup.
- Le aziende più innovative stanno riprogettando le tecnologie di stoccaggio dell’energia per una rete più sostenibile.
- Gli investimenti nello stoccaggio di energia a lunga durata (LDES) sono fondamentali per lo sviluppo delle energie rinnovabili.
- Nella corsa ai sistemi di stoccaggio dell’energia rinnovabile, le startup non devono trascurare il potenziale di elevato valore derivante dall’aggiornamento delle tecnologie esistenti, come le centrali idroelettriche a pompaggio.
Non c’è dubbio che un futuro sostenibile dipenda dalle energie rinnovabili, e gli investimenti devono mettersi al passo. Secondo l’AIE, il mondo deve triplicare gli investimenti in energia pulita entro il 2030 per contenere il cambiamento climatico. I sistemi di stoccaggio delle energie rinnovabili costituiscono una parte fondamentale di questi investimenti.
Nonostante vi sia stata una proliferazione di innovazioni riguardanti lo stoccaggio dell’energia, due dei sistemi più comuni hanno dimostrato le rispettive capacità energetiche nel corso degli anni: l’energia idroelettrica pompata e le batterie elettrochimiche. Ora questi due capisaldi stanno per essere aggiornati.
Enel intende approfondire le innovazioni delle vecchie tecnologie per dimostrare che innovare non significa sempre reinventare la ruota. Le startup possono migliorare le tecnologie esistenti per soddisfare le esigenze di un futuro sostenibile.
Perché è importante investire nello stoccaggio delle energie rinnovabili?
Spesso, immagazzinare l’energia costa più che produrla. Pertanto, sebbene le fonti rinnovabili come il solare e l’eolico siano più economiche del carbone e del gas, il loro stoccaggio è più costoso di quello dei combustibili fossili. Inoltre, la disponibilità delle fonti di energia rinnovabili tende a oscillare: mentre si può bruciare carbone in qualsiasi momento, non si può controllare quando splende il sole o soffia il vento. Lo stoccaggio di energia rinnovabile, efficiente e a basso costo, è indispensabile.
Lo stoccaggio di energia a lunga durata (LDES), un sistema in grado di immagazzinare energia per più di 4-8 ore, è fondamentale per sviluppare una rete in grado di funzionare mediante fonti di energia rinnovabili intermittenti. Si tratta di un aspetto importante per l’ambiente e per gli investimenti. Uno studio di McKinsey stima che, entro il 2040, la diffusione dei sistemi di stoccaggio dell’energia LDES potrebbe comportare una riduzione delle emissioni da 1,5 a 2,3 gigatoni di CO2 equivalente all’anno, pari a circa il 10-15% delle emissioni del settore energetico odierno. Solo negli Stati Uniti, l’LDES potrebbe ridurre il costo complessivo per la realizzazione di un sistema energetico completamente decarbonizzato di circa 35 miliardi di dollari all’anno entro il 2040.
La corsa allo sviluppo di sistemi innovativi di accumulo dell’energia è in corso e i contendenti non mancano: tra questi, i sistemi a volano, a energia termica, ad aria compressa e meccanici, solo per citarne alcuni. Il problema è che nessuna di queste tecnologie soddisfa tutti i requisiti: basso costo, scalabilità ed efficienza energetica.
Mentre alcune aziende sono alla ricerca di nuovi modi per immagazzinare energia in modo sostenibile, altre cercano di migliorare le tecnologie esistenti. Due tecnologie - l’idroelettrico a pompaggio e le batterie elettrochimiche - hanno già dimostrato le rispettive capacità di stoccaggio dell’energia. A questo punto, si tratta di migliorarle ulteriormente.
Stoccaggio di energia rinnovabile #1: idroelettrico a pompaggio
Lo stoccaggio idroelettrico a pompaggio è davvero l’eroe sconosciuto dell’LDES. Nel 2021, lo stoccaggio idroelettrico a pompaggio ha rappresentato il 96% della capacità di stoccaggio globale e il 99% del volume globale di energia da stoccaggio. Si prevede che questa percentuale sia destinata ad aumentare. Secondo l’AIE, lo stoccaggio idroelettrico a pompaggio rappresenterà più della metà dei nuovi impianti idroelettrici in Europa entro il 2025, svolgendo un ruolo fondamentale nella decarbonizzazione del sistema energetico e nel colmare le lacune della domanda energetica.
Sebbene lo stoccaggio idroelettrico a pompaggio possa sembrare una tecnologia innovativa, questi sistemi esistono dagli anni Ottanta. Questa tecnologia si basa su due serbatoi ad altezze diverse. Una volta pompata l’acqua dal bacino inferiore a quello superiore, l’acqua scende nel bacino inferiore e fa girare le turbine per generare elettricità.
Lo stoccaggio idroelettrico a pompaggio ha raggiunto una notevole diffusione perché è su larga scala, economico e sostenibile. Tuttavia, presenta anche alcuni aspetti negativi. Innanzitutto, non si tratta di un sistema completamente efficiente: soltanto l’80% circa dell’energia viene recuperata da quando viene pompata a quando viene rilasciata. In secondo luogo, sussistono complicazioni di tipo geografico. I sistemi di stoccaggio idroelettrico a pompaggio sono in genere costruiti all’interno o in prossimità di fiumi e talvolta di mari, il che significa che non tutti i luoghi sono idonei. Quando lo sono, gli impianti risultano spesso costosi e difficili da costruire. È difficile concepire un impianto idroelettrico a pompaggio con vasti laghi in contesti urbani come New York o Roma. Le startup che sapranno innovare per superare queste sfide di scalabilità e accessibilità otterranno un vantaggio competitivo sul mercato.
Stoccaggio di energia rinnovabile #2: batterie elettrochimiche
È difficile affrontare il tema dello stoccaggio dell’energia senza parlare delle batterie elettrochimiche. Sebbene le batterie siano state un punto fermo dello stoccaggio energetico per decenni, ciò non significa che l’interesse per tali dispositivi stia scemando. Al contrario: si prevede che il mercato dello stoccaggio energetico a batteria raggiungerà i 31,20 miliardi di dollari entro il 2029. Nonostante le batterie agli ioni di litio siano altamente efficienti e siano diventate molto più economiche negli ultimi anni, presentano ancora notevoli rischi ambientali e per la catena di fornitura. Tra le tecnologie elettrochimiche, esistono alternative innovative e sostenibili: le batterie di flusso redox a base di ferro e le batterie metallo/aria.
Il MIT Technology Review ha inserito le batterie a base di ferro tra le dieci tecnologie più innovative del 2022. Invece di utilizzare il cobalto come le cugine al litio, le batterie a base di ferro sono realizzate con materiali sicuri, economici e sostenibili (ferro, acqua, sale e aria), e sono quindi scalabili. Si prevede che costeranno solo 20 dollari per chilowattora, circa un quinto del prezzo delle batterie agli ioni di litio.
Naturalmente, le batterie a base di ferro non sono esenti da problemi: sono in genere meno efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle alternative chimiche tradizionali, il che significa che una parte dell’energia immessa in esse va perduta. Però, durano di più. Mentre le batterie chimiche tradizionali possono durare 7-10 anni, le batterie di flusso al ferro, arrivano a 20 anni o più.
Attualmente Enel sta collaborando con due aziende impegnate nello sviluppo di questo entusiasmante potenziale per la rete elettrica. ESS ha sviluppato sistemi brevettati di progettazione e controllo degli elettrodi che rendono queste batterie di flusso redox al ferro di lunga durata tra le più durevoli, efficienti e sostenibili sul mercato. Insieme a Enel Green Power Spagna, il gruppo sta installando queste batterie in un parco solare in Spagna per trasformare la rete locale. Anche Form Energy sta sviluppando una batteria metallo/aria a bassissimo costo e a lunga durata per l’accumulo di energia sostenibile. In collaborazione con Enel, si propone di progettare una rete elettrica completamente rinnovabile a zero emissioni di CO2.
Stoccaggio di energia rinnovabile #3?
Se sei una startup, un imprenditore o un investitore appassionato di sostenibilità, lo stoccaggio di energia rinnovabile è la nicchia che fa per te. L’idroelettrico a pompaggio e lo stoccaggio in batterie di flusso a base di ferro sono solo alcune delle numerose opportunità per generare un impatto positivo sul mondo.
Enel Open Innovability® è qui per sostenerti in questa avventura. Siamo costantemente alla ricerca di nuovi modi per costruire un futuro sostenibile. Se hai un’idea in merito ai sistemi di stoccaggio dell’energia rinnovabile, dai un’occhiata a queste due challenge:
- Sistemi di stoccaggio dell’energia. Siamo alla ricerca di nuove tecnologie, architetture e strategie di controllo sostenibili per ridurre i costi di stoccaggio dell’energia e migliorare le modalità di costruzione, gestione e manutenzione dei nostri impianti di stoccaggio dell’energia.
- Tecnologia delle energie rinnovabili. Questa sfida riguarda il miglioramento delle tecnologie esistenti, compresa l’integrazione di energia rinnovabile in ambienti antropizzati e l’uso di nuove risorse rinnovabili.
Ricorda che l’innovazione non deve sempre comportare un progetto completamente nuovo. Le aziende che stanno modificando i sistemi esistenti, come l’idroelettrico a pompaggio e le batterie elettrochimiche, stanno compiendo passi importanti verso la creazione di una rete energetica più sostenibile. Se hai un’idea con un potenziale simile, unisciti subito a noi!