Ing. Aldo Cattano

L’energia rinnovabile è per sua natura non continuativa, come l’utilizzo del sole, vento, acqua,  onde, maree.
All’inizio dell’utilizzo delle energie rinnovabile sui mercati internazionali dell’energia , la loro percentuale era così bassa che non occorreva tenerla in considerazione.
Negli ultimi anni però, specialmente in stati europei, la sua percentuale di utilizzo, rispetto al totale, è arrivata anche a superare il 50% per brevi periodi.
A questo punto è doveroso capire come utilizzare al meglio un’energia che ha solo costi di ammortamento e manutenzione degli impianti , ma nessun costo per il carburante.
In Europa si stanno costruendo nuove dighe idroelettriche con la turbina idroelettrica che fa sia da generatore ( quando si vuole produrre energia) sia da pompa quando si vuole immagazzinare energia.
In alcuni paesi è possibile costruire nuovi invasi, ma naturalmente ci devono essere montagne e acqua, quindi ciò non sarebbe possibile nel deserto del Sahara o in Olanda.
L’immagazzinamento dell’energia è divenuto un problema da risolvere velocemente, a causa del continuo aumento di produzione di energia rinnovabile.
Bisogna trovare delle batterie a basso costo che riescano ad immagazzinare energia in quantità.
La batteria più conosciuta è quella ad acido piombo. Nelle auto ha avuto un grande successo, perché c’era bisogno di un basso peso in poco volume con un alto spunto . Nel caso dell’immagazzinamento di energia di megawatt, non siamo certo interessati a spostare l’energia perché l’utilizzatore è la rete.
Ecco due diagrammi con i principali sistemi  di immagazzinamento energia:
 

 

Tabella 1: confronto dei vari sistemi di immagazzinamento dal punto di vista tecnico

 

 

Tabella 2: confronto dei vari sistemi di immagazzinamento dal punto di vista commerciale

Come si evince dal diagramma il costo per unità di energia per un sistema idroelettrico ( pumped Hydro) o ad aria compressa ( CAES) è molto vantaggioso.
Attualmente ci sono vari studi per utilizzare vecchi giacimenti di petrolio in profondità come sistemi di stoccaggio dell’aria compressa. Questo sistema è già stato utilizzato da più di 30 anni per aumentare la produzione di giacimenti in via di esaurimento. La novità consiste nella bidirezionalità del sistema, ossia pompaggio e utilizzo tramite turbina di espansione.

La produzione di energia rinnovabile tramite micro-generazione in sistemi isolati ha portato a cercare soluzioni diverse dalla batteria acido piombo e di nuovo si è pensato all’aria compressa.
Negli anni passati si è parlato molto della automobile ad aria compressa , ma poi non si è più saputo nulla, eppure il sistema funziona ed è stato acquistato dalla multinazionale indiana Tata Motors .
Ecco una tabella comparativa con possibili sistemi di immagazzinamento a livello di piccola potenza:

 

 
Attualmente ci sono 2 società che vendono il sistema ad aria compressa ed una che è in fase di prototipazione.

Rispetto ai sistemi classici il costo iniziale è simile, ma il costo di esercizio e la vita utile è considerevolmente maggiore.

Come funziona il sistema:
L’aria viene pressurizzata con un compressore e stoccata a 200 bar all’interno di bombole
(normalmente utilizzate nel settore dell’auto trazione a metano). Quando si richiede energia l’aria viene fatta rifluire al compressore ( turbina) che questa volta lavora al contrario .
La turbina viene mossa dall’aumento della velocità dell’aria che avviene durante l’espansione; la turbina è collegata al motore che questa volta funge da generatore e produce energia elettrica.
Il problema dell’aria è che quando viene compressa, molta dell’energia utilizzata per comprimerla si trasforma in calore . Si è quindi sviluppato un sistema per stivare sia l’aria compressa che il suo calore tramite utilizzao di scambiatori di calore.
Ecco un diagramma generale di funzionamento e con schema elettrico: