I sistemi ottici di stoccaggio e ricarica sono un nuovo tipo di infrastruttura energetica che combina la generazione di energia solare,accumulo di energiae ricarica dei veicoli elettrici. Possono fornire servizi energetici puliti e convenienti per le aree urbane e rurali, in particolare per le regioni con energia elettrica insufficiente o prezzi elevati dell’elettricità. Tuttavia, i sistemi ottici di stoccaggio e ricarica devono affrontare anche sfide come l’intermittenza e l’incertezza dell’energia solare, i costi elevati e la bassa efficienza dello stoccaggio energetico e il coordinamento e la gestione di molteplici fonti e carichi energetici.
Come può aiutare lo stoccaggio dell’energia
Lo stoccaggio dell'energia è un componente chiave dei sistemi di stoccaggio e ricarica ottici, poiché può aiutare a bilanciare l'offerta e la domanda di elettricità, migliorare l'affidabilità e la stabilità del sistema e ridurre i costi operativi e l'impronta di carbonio del sistema.
Esistono diversi tipi di tecnologie di stoccaggio dell'energia che possono essere utilizzate nei sistemi di stoccaggio e ricarica ottici, come ad esempio:
Batterie: Questi dispositivi convertono l'energia chimica immagazzinata in energia elettrica. Possono essere utilizzati su diversi livelli, da quello domestico a quello di rete, e negli ultimi anni sono diventati più economici ed efficienti. Possono fornire una risposta rapida e un'elevata potenza in uscita per applicazioni a breve termine, come il peak shaving, la regolazione della frequenza e il controllo della tensione.
Idropompato: Questo metodo prevede il pompaggio dell'acqua in salita nei periodi di bassa domanda energetica e il suo rilascio attraverso turbine per generare elettricità nei periodi di domanda elevata. È la forma di accumulo di energia più utilizzata, soprattutto per applicazioni su larga scala. Può fornire storage a basso costo e a lungo termine per applicazioni di alimentazione di massa, come livellamento del carico, riserva di rotazione e black start.
Accumulo di energia termica: Questa tecnica prevede l'immagazzinamento di calore o freddo in materiali come acqua, sale fuso, ghiaccio o materiali a cambiamento di fase. Può essere utilizzato per fornire riscaldamento o raffreddamento ad edifici o processi industriali, oppure per produrre elettricità utilizzando turbine a vapore o motori termici. Può migliorare l’utilizzo dell’energia solare termica e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Accumulo di energia meccanica: Questo approccio sfrutta il movimento o la gravità per immagazzinare elettricità. Gli esempi includono volani, aria compressa e sistemi basati sulla gravità. Queste tecnologie possono fornire una risposta rapida e flessibile alle fluttuazioni della rete e ai problemi di qualità dell’energia.
Quali sono le sfide diaccumulo di energia
Sebbene lo stoccaggio dell’energia possa offrire molti vantaggi per i sistemi di stoccaggio e ricarica ottici, deve anche affrontare molte sfide. Alcuni di questi includono:
Costo: Le tecnologie di stoccaggio dell’energia sono ancora costose rispetto alle centrali elettriche convenzionali basate su combustibili fossili. Il costo dello stoccaggio dell’energia dipende da vari fattori, come il tipo, le dimensioni, l’ubicazione e l’applicazione della tecnologia. Il costo livellato dello stoccaggio (LCOS), che misura il costo medio per unità di elettricità fornita da un sistema di stoccaggio nel corso della sua vita, varia ampiamente a seconda delle diverse tecnologie e regioni.
Prestazione: Le tecnologie di stoccaggio dell’energia hanno caratteristiche diverse in termini di capacità di potenza, capacità energetica, efficienza, durata e impatto ambientale. Ciò influisce sulla loro idoneità per scopi e scenari diversi. Ad esempio, le batterie hanno tassi di autoscarica elevati e una durata di ciclo limitata, mentre l’impianto idroelettrico di pompaggio ha requisiti di terreno e impatti ambientali elevati.
Affidabilità: Le tecnologie di stoccaggio dell'energia devono essere sufficientemente affidabili da soddisfare la domanda di elettricità nei sistemi ottici di stoccaggio e ricarica, dove le interruzioni di corrente possono avere gravi conseguenze per clienti e imprese. Tuttavia, l’affidabilità dello stoccaggio dell’energia dipende dalla disponibilità e dalla qualità della risorsa solare, nonché dalla progettazione e dal funzionamento del sistema. Ad esempio, uno studio di Wang et al. hanno scoperto che la regolazione dinamica degli assorbitori ottici all’interno dei materiali a cambiamento di fase potrebbe migliorare la velocità di carica solare-termica di oltre il 270% e triplicare la quantità di energia termica complessiva immagazzinata.
Conclusione
Lo stoccaggio dell’energia svolge un ruolo importante nei sistemi di stoccaggio e ricarica ottici, poiché può contribuire a migliorare le prestazioni e l’economia della generazione di energia solare e della ricarica dei veicoli elettrici. Tuttavia, lo stoccaggio dell’energia deve affrontare anche molte sfide tecniche, economiche e sociali che devono essere affrontate. Pertanto, è necessario un approccio globale e integrato che consideri non solo le tecnologie di stoccaggio dell’energia, ma anche altri fattori come la valutazione delle risorse solari, la progettazione e l’ottimizzazione del sistema, l’integrazione e la regolamentazione della rete, il comportamento e la soddisfazione dei clienti. Inoltre, lo sviluppo dello stoccaggio energetico dovrebbe essere allineato con gli obiettivi e i valori dello sviluppo sostenibile.