Con l'aumento della penetrazione della produzione di energia da fonti rinnovabili, lo sviluppo di sistemi di accumulo energetico a lungo termine è diventato una tendenza. Le soluzioni tecniche per l'accumulo di energia a lungo termine su larga scala comprendono principalmente cinque categorie: accumulo idroelettrico a pompaggio, accumulo termico a sali fusi, accumulo a corrente liquida, accumulo ad aria compressa e accumulo a idrogeno. Attualmente, l'applicazione dell'accumulo idroelettrico a pompaggio è la più matura, ma i vantaggi dell'accumulo di energia ad aria compressa, quali la scalabilità, l'elevata efficienza, il basso costo, la tutela dell'ambiente e la pulizia, oltre alla possibilità di superare le limitazioni geografiche, fanno prevedere che diventerà un valido complemento all'accumulo idroelettrico a pompaggio.
L'accumulo di energia ad aria compressa rientra nella categoria dell'accumulo di energia a lungo termine, consentendo cicli di carica e scarica del sistema superiori a 4 ore, giorni o mesi, e rappresenta un vantaggio eccezionale nella regolazione delle fluttuazioni della produzione di energia da fonti rinnovabili.
Secondo quanto affermato da XuYuJie, direttore del centro di ricerca e sviluppo per l'accumulo di energia termofisica dell'Istituto di Ingegneria dell'Accademia cinese delle scienze, in futuro il sistema energetico del nostro Paese sarà basato principalmente su nuove fonti di energia. L'energia eolica, fotovoltaica e altre fonti rinnovabili, caratterizzate da fluttuazioni e intermittenza, se immesse su larga scala nella rete elettrica, potrebbero comportare rischi per la sicurezza. In questo contesto, emerge la necessità di sistemi di accumulo energetico che fungano da risorse di regolazione flessibili per il sistema elettrico. L'accumulo di energia ad aria compressa rappresenta una soluzione promettente.
"La tecnologia di accumulo di energia ad aria compressa non è nuova; le tecnologie tradizionali sono utilizzate da molti anni in Germania e negli Stati Uniti, ma dipendono dai combustibili fossili, richiedono grandi grotte naturali, presentano una bassa efficienza di accumulo e ne limitano la diffusione su larga scala." Xu Yujie ha affermato che l'avanzato sistema cinese di accumulo di energia ad aria compressa ricicla il calore compresso, non utilizza più combustibili fossili e può essere impiegato in diverse forme, come dispositivi di accumulo fuori terra, camere artificiali e grotte naturali sotterranee. Inoltre, il sistema migliora notevolmente l'efficienza di accumulo energetico.
Attualmente, grazie a una tecnologia avanzata di accumulo di energia ad aria compressa da 100 MW, la Cina ha costruito la prima centrale elettrica dimostrativa internazionale di questo tipo, collegandola con successo alla rete per la produzione di energia elettrica. La centrale, situata nella contea di Zhangbei, provincia di Hebei, è la più grande e performante al mondo ad essere stata realizzata e messa in funzione nell'ambito di un progetto di questo tipo. È in grado di generare fino a 132 milioni di kWh di elettricità all'anno, garantendo la protezione dai picchi di consumo per circa 50.000 utenti. Allo stesso tempo, consente di risparmiare 42.000 tonnellate di carbone e di ridurre le emissioni di anidride carbonica di 109.000 tonnellate all'anno.
Quali sono i vantaggi dell'accumulo di energia a gas compresso rispetto ad altri nuovi tipi di accumulo energetico? In generale, si possono riassumere in sicurezza, lunga durata e grande potenza esplosiva. Innanzitutto, l'accumulo di energia a gas compresso è molto sicuro. Prendiamo ad esempio il progetto di accumulo di energia ad anidride carbonica liquefatta: poiché la liquefazione dell'anidride carbonica è molto semplice, per il suo stoccaggio sono necessari solo pochi megapascal di pressione, eliminando i pericoli nascosti derivanti dallo stoccaggio di gas ad alta pressione. Allo stesso tempo, l'anidride carbonica non è tossica, non è infiammabile né esplosiva, quindi la sicurezza è di per sé elevata. Inoltre, essendo costituiti interamente da dispositivi meccanici, i sistemi di accumulo di energia ad aria compressa hanno una durata di 30-50 anni con una manutenzione normale. "L'accumulo di energia ad aria compressa è un processo fisico basato sul ciclo termico, che presenta vantaggi intrinseci in termini di sicurezza e degrado delle prestazioni, ed è considerato una delle tecnologie di accumulo di energia su larga scala più promettenti." Sulla base di questi vantaggi, Chen Haisheng, ricercatore presso l'Istituto di Termofisica Ingegneristica dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha affermato che l'applicazione della tecnologia di accumulo di energia ad aria compressa riveste una grande importanza strategica e gode di un'enorme domanda di mercato per la realizzazione dei duplici obiettivi strategici del Paese in materia di emissioni di carbonio e per il miglioramento dell'ambiente naturale.
Vale la pena menzionare che l'energia erogata dai sistemi di accumulo ad aria compressa è relativamente elevata. Questo può essere sfruttato direttamente in alcune applicazioni specifiche. Nel caso dei motori diesel utilizzati nelle grandi navi, ad esempio, l'aria compressa viene normalmente immagazzinata in un serbatoio a pressione e azionata direttamente sul pistone tramite una valvola di avviamento speciale per far girare l'albero motore prima di avviare l'iniezione del carburante. Questa soluzione è più compatta ed economica rispetto a un motorino di avviamento elettrico di pari potenza e può fornire le elevate potenze necessarie senza sovraccaricare il generatore e il sistema di distribuzione della nave.
Per quanto riguarda i sistemi di accumulo di energia ad aria compressa, la Cina sta ulteriormente rafforzando le dimostrazioni e le applicazioni su larga scala, accumulando esperienza nella progettazione e costruzione ingegneristica e sviluppando una catena industriale completa e matura per accelerarne ulteriormente la realizzazione e l'applicazione.
Data di pubblicazione: 14 settembre 2023
