RINNOVABILI: FONDAMENTALE FARE RICERCA SUI SISTEMI DI ACCUMULO

L’integrazione dei sistemi di accumulo nelle reti elettriche per favorire una larga penetrazione delle fonti rinnovabili rappresenta uno dei temi principali per la transizione verso un sistema elettrico 100% green. Ne abbiamoparlato con l’ingegner Francesco Sergi, ricercatore dell’Istituto tecnologie avanzate per l’energia  (ITAE) , uno dei maggiori Istituti CNR esperti in tecnologie energetiche e afferenti al Dipartimento CNR-DIITET. “Abbiamo poco tempo a nostra disposizione –  ci dice – La rapidità con cui si stanno manifestando i cambiamenti climatici non lascia spazio ad una transizione energetica soft. Lo ha capito l’Unione europea, che oltre ad aver messo in campo ingenti risorse (Green Deal) sulla transizione energetica, pensa anche allo sviluppo economico che deriverebbe dall’essere capofila di questo processo”. Ma perché tutto ciò possa avvenire rapidamente e in maniera sicura “sono necessarie grandi risorse di storage, facendo ricorso anche a opzioni che fino a pochi anni fa apparivano poco attuabili”.

Il Cnr-Itae è impegnato su questo fronte attraverso la partecipazione a diversi progetti europei e nazionali proprio perché “la grande varietà delle tecnologie dei sistemi di accumulo, elettrochimico, termico, meccanico, fino ad arrivare all’idrogeno, rappresenta un ventaglio di possibili soluzioni che favoriscono una maggiore flessibilità del sistema elettrico, grazie anche alla possibilità di interconnessione con altri sistemi energetici, quali la rete gas, le reti di heating and cooling, etc.”.

IL PROGETTO EUROPEO SUPER P2G

Nel progetto europeo SuperP2G, finanziato nella call Eranet Smart Grid Plus, si punta allo “sviluppo di un tool di pianificazione del sistema energetico in chiave multi-carrier. In pratica, si sta lavorando alla realizzazione di uno strumento di supporto alle decisioni in grado di fornire informazioni utili agli stakeholder per favorire in maniera ottimale l’interconnessione della rete elettrica con quella del gas, attraverso l’impiego di idrogeno verde come elemento chiave della de-carbonizzazione dei settori dell’industria e dei trasporti”.

“Fino a dieci anni fa, le microgrid erano progettate senza i sistemi di accumulo a batteria, a causa del loro costo elevato – prosegue Sergi – mentre oggi, principalmente dal 2019, i sistemi di accumulo ibrido rappresentano un altro possibile contributo all’incremento della capacità di storage”. In particolare “non solo una, ma due tipologie di batterie possono essere integrate nelle microgrid per ottimizzare le risorse energetiche distribuite e bilanciare frequenza e tensione, visto che nessuna singola tecnologia è in grado di soddisfare contemporaneamente i requisiti in energia e potenza”.

Per Sergi “l’uso di sistemi duali per applicazioni di accumulo di energia costituisce un approccio promettente in funzione della riduzione del costo, del miglioramento delle prestazioni e della sicurezza. Esistono diversi esempi che combinano batterie a basso costo per immagazzinare grandi quantità di energia, con sistemi ad alta potenza, come le batterie agli ioni di litio o supercondensatori”.

LA RICERCA SUI SISTEMI DI ACCUMULO IBRIDO

In due progetti europei Horizon 2020 (Hybuild e Hybris) il Cnr-Itae “sta collaborando allo sviluppo di nuovi sistemi di accumulo ibrido in grado di soddisfare le necessità delle microgrid. In particolare Hybuild riguarda l’ibridizzazione dell’accumulo termico con quello elettrochimico, mentre in Hybris si sta lavorando allo sviluppo di un sistema di accumulo elettrochimico derivante dall’accoppiamento di una batteria a flusso a elettrolita organico con una batteria al titanato di litio”.

Il prototipo di Hybris “sarà ospitato per la fase di dimostrazione nella micro-rete realizzata nell’ambito del progetto Capacity, progetto che nasce dall’idea di liberare ampie porzioni del territorio urbano di Messina dalla piaga delle baracche, costruite durante il grande terremoto del 1908 e per rispondere al tema della povertà energetica”.

Sergi spiega che “a elaborare e sperimentare nuovi approcci economico sociali capaci di andare oltre i paradigmi dominanti è l’ente no-profit Fondazione di Comunità di Messina (FdC), che ha promosso e coordinato il progetto”. La partecipazione del Cnr-Itae al progetto Capacity avviene “attraverso lo sviluppo di un sistema di accumulo elettrochimico con batterie al litio ferro fosfato e del relativo sistema di controllo. L’impianto è da implementare all’interno di una micro-rete costituita da un nucleo di edifici, costruiti con i massimi requisiti di efficienza con l’impiego di materiali facilmente reperibili nel territorio”.

La micro-rete, che integra anche la fonte rinnovabile solare (fotovoltaico e solare termico), “può operare sia in modalità grid connected che in isola intensionale (off-grid), attraverso l’inverter dello storage, in grado di generare una rete interna (grid forming)”.

LE MICROGRID AL SERVIZIO DELLE COMUNITA’ ENERGETICHE

In questo contesto, Cnr-Itae e Fondazione di Comunità di Messina, “stanno sperimentando nuove forme di comunità energetiche a bassa impronta di carbonio e basate sulla condivisione di un nuovo modello economico-sociale. Il sistema di controllo è stato progettato per ripartire l’energia del sistema di accumulo in maniera da favorire gli utenti più svantaggiati dal punto di vista economico, sociale e sanitario, in caso di assenza di rete elettrica pubblica”. Inoltre anche il sistema di tariffazione “tiene conto delle esigenze del singolo, attraverso una ripartizione delle spese energetiche cucite attorno al disagio dell’utente e in accordo con le complessive differenze riscontrabili tra tutti gli utenti della comunità”. Questo modello “prevede la presenza di una Esco solidale (Solidarity and Energy S.p.a.) che contribuisca agli investimenti iniziali, che li recuperi attraverso il contributo degli utenti della comunità e attraverso l’erogazione di servizi di rete remunerati. La micro-rete – conclude Sergi – può anche erogare servizi di demand response, grazie ad un impianto di controllo dei carichi e all’accumulo”.