L’energia solare è una fonte di energia rinnovabile pulita e abbondante che può aiutare a ridurre le emissioni di gas serra e a combattere il cambiamento climatico. Ma l’energia solare è anche variabile e incerta, dipende quindi dal tempo e dall’ora del giorno. Ciò rappresenta una sfida per le aree con carenza di elettricità, dove l’energia affidabile e conveniente è essenziale per lo sviluppo e il benessere umano.
Tecnologie di stoccaggio dell'energia: una soluzione chiave
Un modo per superare la variabilità e l’incertezza dell’energia solare è immagazzinarla quando è abbondante e utilizzarla quando è necessaria. Lo stoccaggio dell’energia può aiutare ad attenuare i picchi e i cali nella domanda e nell’offerta di elettricità, oltre a fornire energia di riserva in caso di guasti alla rete o emergenze.
Esistono diversi tipi di tecnologie di accumulo dell’energia che possono essere utilizzate con l’energia solare, 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. Ad esempio, il Moss Landing Energy Storage Facility in California, negli Stati Uniti, è finora il più grande sistema di stoccaggio di energia a batteria del mondo, con una capacità di 300 megawatt.
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. Si prevede che l’energia idroelettrica, incluso lo stoccaggio tramite pompaggio, rimarrà la più grande fonte mondiale di generazione di elettricità rinnovabile.
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. Si prevede che lo stoccaggio dell’energia termica triplicherà entro il 2030.
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.
Tecnologie di stoccaggio dell'energia: una sfida chiave
Sebbene lo stoccaggio dell’energia possa offrire molti vantaggi per l’integrazione dell’energia solare in aree con carenza di elettricità, 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 possono fornire un’elevata potenza per brevi periodi, mentre l’impianto idroelettrico può fornire una bassa potenza per lunghi periodi. Inoltre, alcune tecnologie di stoccaggio dell’energia potrebbero degradarsi nel tempo o perdere efficienza a causa del ciclo o dell’autoscarica.
Affidabilità: Le tecnologie di stoccaggio dell’energia devono essere sufficientemente affidabili da soddisfare la domanda di elettricità nelle aree con carenza di elettricità, dove le interruzioni di corrente possono avere gravi conseguenze per la salute, l’istruzione e le attività economiche. 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 Tong et al. ha scoperto che anche con una trasmissione perfetta e una generazione annuale pari alla domanda annuale, ma senza stoccaggio di energia, i sistemi ad alta intensità solare potrebbero soddisfare la domanda di elettricità dei paesi solo nel 48–79% delle ore (rispetto al 72–91% dei sistemi ad alta intensità eolica ). L’aggiunta di 12 ore di stoccaggio potrebbe aumentare questo intervallo al 65–88% per i sistemi ad alta intensità solare (e all’83–94% per i sistemi ad alta intensità eolica), ma lascerebbe comunque centinaia di ore di domanda insoddisfatta ogni anno.
Conclusione
L’energia solare e lo stoccaggio dell’energia possono svolgere un ruolo significativo nel fornire energia pulita e sostenibile alle aree con carenza di elettricità. Tuttavia, devono affrontare anche molte sfide tecniche, economiche e sociali che devono essere affrontate. È quindi necessario un approccio olistico e integrato che consideri non solo le risorse solare ed eolica, ma anche altre fonti rinnovabili come l’idroelettricità, la geotermia e le biomasse; così come altre soluzioni come la gestione della domanda, la riduzione e l’aggregazione regionale. Inoltre, lo sviluppo dello stoccaggio energetico dovrebbe essere in linea con le esigenze e le preferenze delle comunità locali, nonché con gli impatti ambientali e sociali delle tecnologie.