parliamo di taxi e tassisti / Gli appuntamenti di luglio e ... - Konrad
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Anche l’elettricità si può immagazzinare<br />
E <strong>di</strong>stribuire con le reti intelligenti<br />
“Cosa brucerà al posto del carbone?” domanda Pencroff, “L’acqua”<br />
risponde Cyrus Smith. Così Jules Verne ne L’isola misteriosa, originale<br />
romanzo <strong>di</strong> fantascienza del 1874. E Cyrus continua: “Sì amici, io credo<br />
che… l’idrogeno e l’ossigeno <strong>di</strong> cui è composta l’acqua… offriranno una<br />
sorgente <strong>di</strong> energia inesauribile… l’acqua è il carbone dell’avvenire”.<br />
I risultati dei referendum <strong>di</strong> giugno e in particolare il referendum sul<br />
nucleare, che almeno per cinque anni impe<strong>di</strong>rà che qualcuno si sogni <strong>di</strong><br />
riproporre questa alternativa energetica in Italia, stimolerà l’accelerazione<br />
verso la ricerca e lo sviluppo tecnologico nel campo delle fonti rinnovabili,<br />
l’ingegnerizzazione <strong>di</strong> impianti e <strong>di</strong> processi più raffinati nell’ambito del<br />
risparmio energetico e nell’utilizzo dell’energia solare nella sua forma<br />
<strong>di</strong>retta (irraggiamento) e in quelle in<strong>di</strong>rette come vento, maree, biomassa,<br />
bacini idrici, etc. Un <strong>di</strong>lemma è stato agitato da quegli illustri scienziati<br />
che vedono nel nucleare la soluzione energetica per il futuro, ovvero la<br />
<strong>di</strong>scontinuità nella produzione dal fotovoltaico e dall’eolico, che <strong>di</strong>pendono<br />
dal sole e dal vento. Strano che non siano informati che la tecnologia sta<br />
marciando spe<strong>di</strong>tamente anche nel settore dello stoccaggio dell’energia, da<br />
cui attingere nei picchi <strong>di</strong> richiesta. Vero è che se non si impiegano risorse<br />
nella ricerca, il processo <strong>di</strong> affinamento dei sistemi <strong>di</strong> immagazzinamento<br />
dell’energia e <strong>di</strong> gestione intelligente della rete <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzione elettrica<br />
marcerà più lentamente del necessario.<br />
Nella letteratura scientifica internazionale, nelle principali riviste dove sono<br />
riportati i risultati delle ricerche della comunità scientifica, nei bollettini dei<br />
<strong>di</strong>partimenti dell’energia e negli atti dei Congressi nazionali e internazionali,<br />
vengono proposte <strong>di</strong>verse tecniche <strong>di</strong> stoccaggio e <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzione<br />
dell’energia. Alcune sono ben che collaudate come il pompaggio, ovvero il<br />
trasferimento <strong>di</strong> acqua da un bacino più basso a uno più alto quando viene<br />
prodotto un surplus <strong>di</strong> energia da recuperare in seguito per caduta con<br />
produzione idroelettrica. E a proposito <strong>di</strong> Verne l’elettrolisi dell’acqua per<br />
ricavare ossigeno e soprattutto idrogeno utilizzando l’elettricità in surplus<br />
da recuperare successivamente attraverso celle a combustibile. Nel primo<br />
caso la tecnologia si sta affinando per quanto riguarda le pompe e le<br />
turbine, soprattutto nella riduzione delle per<strong>di</strong>te per attrito meccanico nella<br />
rotazione e per l’uso <strong>di</strong> materiali particolarmente resistenti all’usura e alle<br />
deformazioni. Nel secondo l’efficienza del processo <strong>di</strong>pende dalla riduzione<br />
delle per<strong>di</strong>te termiche, dalla tipologia degli elettro<strong>di</strong>, dal tipo <strong>di</strong> elettrolita<br />
utilizzato, dalla temperatura <strong>di</strong> esercizio, dai sistemi <strong>di</strong> immagazzinamento<br />
dell’idrogeno prodotto e dalle caratteristiche chimico-fisiche delle celle<br />
a combustibile. Altre tipologie <strong>di</strong> impianti e <strong>di</strong> processi che sono in fase<br />
<strong>di</strong> stu<strong>di</strong>o e <strong>di</strong> sperimentazione sono i supercondensatori, che sfruttano<br />
le proprietà delle nanostrutture <strong>di</strong> carbonio (come il grafene, struttura<br />
monostrato della grafite e i suoi derivati nanotubulari semplici o multistrato)<br />
per aumentare la capacità <strong>di</strong> immagazzinamento <strong>di</strong> energia elettrica.<br />
Nell’ambito delle metodologie <strong>di</strong> stoccaggio va annoverato<br />
l’immagazzinamento nel sottosuolo <strong>di</strong> aria compressa (Compressed Air<br />
Energy Storage) o <strong>di</strong> metano: l’energia viene recuperata attraverso la<br />
rotazione <strong>di</strong> turbine. L’energia elettrica in surplus può essere trasformata<br />
in meccanica attraverso volani a bassa o alta velocità <strong>di</strong> modernissima<br />
concezione in cui sono praticamente assenti gli attriti e sono utilizzati<br />
materiali innovativi. L’energia meccanica viene recuperata come energia<br />
elettrica. L’energia solare può essere invece immagazzinata come energia<br />
termica in acquiferi isolati nel sottosuolo (Underground Thermal Energy<br />
Storage) e trasformata al momento opportuno in energia elettrica. Per<br />
continuare l’elenco delle alternative <strong>di</strong> immagazzinamento va annoverato<br />
Schema <strong>di</strong> una Smart Grid<br />
il sistema SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage), in cui viene<br />
stoccata energia elettrica come energia magnetica attraverso la circolazione<br />
<strong>di</strong> una corrente stazionaria in un superconduttore a temperatura inferiore a<br />
–200°C, in modo da evitare la <strong>di</strong>ssipazione.<br />
Un’analisi comparativa fra le <strong>di</strong>verse opzioni deve tener conto <strong>di</strong> tre aspetti<br />
essenziali: l’impatto ambientale, i costi e l’efficienza del processo. I valori<br />
che elenchiamo in tabella relativamente ai costi d’investimento per unità<br />
<strong>di</strong> energia prodotta e ai costi <strong>di</strong> processo sono dati in euro/megawattora,<br />
l’efficienza (ovvero il rapporto energia recuperata/energia immagazzinata)<br />
è data in percentuale. Per quanto riguarda i supercondensatori i dati <strong>di</strong><br />
capacità si riferiscono ad un singolo elemento, tale valore va moltiplicato per<br />
il numero <strong>di</strong> elementi che costituiscono batteria.<br />
La rassegna presentata considera <strong>di</strong>verse tecnologie <strong>di</strong> stoccaggio<br />
dell’energia elettrica. Affinché i <strong>di</strong>versi sistemi contribuiscano però ad un<br />
uso efficiente del contributo delle <strong>di</strong>verse fonti e in particolare alla <strong>di</strong>ffusione<br />
<strong>di</strong> quelle rinnovabili, non si può prescindere da un’efficiente <strong>di</strong>stribuzione<br />
in rete ottimizzando e <strong>di</strong>slocando opportunamente la produzione, per<br />
limitare le per<strong>di</strong>te, e regolando il sistema con benefici per l’ambiente,<br />
attraverso l’informatizzazione della rete <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzione. Tutto ciò si traduce<br />
in Smart Grids, ovvero Reti Intelligenti, il che significa affidare la gestione,<br />
l’operatività, la risoluzione dei problemi all’Information Technology. La rete<br />
<strong>di</strong> computer dovrebbe mantenere sotto controllo i punti nevralgici della<br />
rete, <strong>di</strong>agnosticare i guasti e prevenire i sovraccarichi. Il tutto non può<br />
però prescindere da una <strong>di</strong>slocazione programmata e quin<strong>di</strong> intelligente<br />
delle centrali elettriche e della produzione sul territorio, ovvero ridurre le<br />
<strong>di</strong>mensioni delle maglie della rete, perché ogni chilometro <strong>di</strong> linea comporta<br />
per<strong>di</strong>te <strong>di</strong> potenza dovute alla resistenza dei conduttori. Si stima che se la<br />
rete fosse solo del 5% più efficiente la riduzione <strong>di</strong> emissioni <strong>di</strong> gas serra<br />
sarebbe pari a quelle prodotte da 53 milioni <strong>di</strong> automobili.<br />
Esiste il problema dell’attacco cibernetico alle Smart Grids. Strutturando<br />
opportunamente il sistema, ripartendo il controllo sui numerosi computer,<br />
ognuno dei quali gestisce un tronco della rete, interconnettendo i <strong>di</strong>versi<br />
tronchi e proteggendo l’accesso a ciascun sistema e soprattutto non<br />
delegando completamente all’informatica la gestione dei singoli no<strong>di</strong>, il<br />
pericolo può essere ben arginato.<br />
Lino Santoro<br />
Metodo <strong>di</strong> stoccaggio Celle a combustibile Volano a bassa velocità Volano ad alta velocità UTES Pompaggio Aria compressa SMES Supercondensatori<br />
Costi d'investimento €/MWh 10.500 210.000 17.000.000 390 4.900 1.400 7.000 19.600.000<br />
Costi <strong>di</strong> processo €/MWh 7 2,1 2,8 10,5 2,8 2,1 0,7 3,5<br />
Efficienza % 45-80 90 93 80 80 85 97 95<br />
Capacità kWh 0,3-2000 50 750 400.000 22.000.000 2.400.000 0,8 0,5<br />
5 konrad <strong>luglio</strong>/agosto 2011