Ricercatori dell’Università del Michigan hanno sviluppato 12 principi fondamentali da tener presenti nel progettare e gestire sistemi sostenibili di stoccaggio dell’energia per le reti elettriche, le cui tecnologie sono divenute fondamentali per superare le intermittenze di produzione delle fonti rinnovabili.
La necessità di una rapida decarbonizzazione dell’approvvigionamento energetico e di una riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, anche alla luce della ratifica dell’Accordo di Parigi per contrastare i cambiamenti climatici, fa sì che lo stoccaggio energetico abbia un ruolo sempre più importante nel modo in cui l’energia viene prodotta e distribuita.
Le tecnologie approntate ed utilizzate per conservare l’energia prodotta, quindi, sono divenute determinanti per superare il problema della fornitura intermittente di energia da fonti rinnovabili, come eolico e solare, al fine di introdurre flessibilità nella rete, conservando l’energia quando la domanda è bassa, per rilasciarla, poi, quando la domanda è alta.
L’impatto ambientale delle tecnologie energy-storage varia, tuttavia, a seconda di come queste sono progettate, gestite e mantenute.
Sul numero del 22 aprile 2016 di “Science of Environment Policy”, il Notiziario della DG Ambiente della Commissione UE, è stato recensito uno Studio che fornisce una serie di linee guida di alto livello per lo sviluppo di soluzioni politiche e tecnologiche più specifiche, per aiutare i responsabili politici, i progettisti e gli operatori a sviluppare soluzioni sostenibili per i sistemi di stoccaggio dell’energia per reti elettriche, che prendono in esame una serie di tecnologie energy storage e di opzioni per l’integrazione alle reti.
“Twelve Principles for Green Energy Storage in Grid Applications”, pubblicato su Environmental Science & Technology, riporta le conclusioni a cui sono giunti ricercatori dell’Università del Michigan (Center for Sustainable Systems, School of Natural Resources & Environment e Department of Chemical Engineering), che hanno consultato per 2 anni un gran numero di scienziati e di portatori di interesse, tra cui ingegneri chimici, ecologisti industriali, chimici ed ingegneri elettrotecnici, che hanno basato le loro raccomandazioni sulla letteratura accademica esistente e sulla ricerca, rielaborate successivamente dai ricercatori stessi attraverso feedback di partecipanti a diverse conferenze.
Da tale processo, i ricercatori hanno sviluppato 12 principi, raggruppati in 3 categorie.
1. L’integrazione dello stoccaggio di energia nelle reti elettriche.
All’interno di questa categoria sono stati individuati 4 principi.
Il primo, per esempio, è “Carica il pulito e rimuovi lo sporco” principio che sottolinea come le emissioni possano essere ridotte se le fonti più pulite d’energia, quali quelle delle rinnovabili, sono utilizzati per stoccare energia in orari non di punta, quando la domanda è bassa, per poi rilasciarla, quando la domanda è più alta, sostituendo l’energia più sporca che sarebbe stata utilizzata, come quella generata dal carbone.
Gli altri 3 principi si occupano di:
– uso di energia accumulata invece di costruire nuove infrastrutture per aumentare la capacità della rete;
– scelta delle tecnologie di storage più appropriate per particolari applicazioni di rete (come il rifornimento di alimentazione elettrica di riserva) per ridurre il degrado dei sistemi di storage;
– scelta delle dimensioni più adatte del sistema di stoccaggio per minimizzare il livello delle emissioni allorché avviene l’integrazione nella rete.
2. Il funzionamento e la manutenzione dei sistemi di storage.
Per questa categoria sono stati identificati 3 principi:
– la necessità di un’adeguata manutenzione per ridurre al minimo il degrado dei sistemi;
– la necessità di progettare e migliorare i sistemi energetici in modo che le emissioni siano ridotte al minimo lungo l’intera durata di vita del sistema di stoccaggio;
– la necessità di progettare e gestire sistemi di storage con la massima efficienza di andata e ritorno (il rapporto tra l’energia usata per la conservazione e quella recuperata con lo stoccaggio).
3. Le prime fasi di progettazione del sistema energetico di stoccaggio.
Sono 5 i principi di questa categoria, che includono:
– la necessità di ridurre al minimo il consumo di risorse non rinnovabili;
– minimizzare l’uso di materiali critici;
– rendere i sistemi di storage sicuri, utilizzando materiali non tossici e non pericolosi, ove possibile;
– ridurre al minimo le emissioni durante la produzione;
– progettare per la gestione del fine vita.
Qualora si verificasse conflittualità nell’applicazione dei singoli principi, i ricercatori raccomandano di effettuare una valutazione complessiva di sostenibilità per aiutare i responsabili politici, i progettisti e gli operatori a considerare gli eventuali compromessi che potrebbero essere necessari durante le fase di progettazione, sviluppo e operatività.
“Credo che i principi forniscano un primo passo a considerazioni chiave che vanno nella direzione di migliori risultati ambientali – ha dichiarato Jeremiah Johnson, Professore assistente presso il Center for Sustainable Systems, School of Natural Resources & Environment dell’Università del Michigan e co-autore dello Studio – Non sostituiscono la valutazione degli impatti ambientali e non forniscono la risposta finale definitiva su un sistema energetico, ma si rivolgono a progettisti e operatori che si sforzano di integrare i sistemi di accumulo nella rete elettrica per tener conto di alcune questioni fondamentali per minimizzare l’impatto ambientale”.