FOCUS: Research to Business

Impianto di stoccaggio dell'energia elettrica sotto forma termica negli impianti a fonte rinnovabile

Impianto di stoccaggio dell'energia elettrica sotto forma termica negli impianti a fonte rinnovabile

La rubrica FOCUS – Research to Business, nata dalla collaborazione tra la Fondazione UniSMART e il DII Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Padova, promuove la ricerca universitaria ad alto contenuto innovativo per trasferirla al mondo aziendale.

Il secondo Focus si concentra sul settore dello stoccaggio termico e approfondisce le fonti rinnovabili non programmabili e la flessibilizzazione del sistema elettrico

Lo studio parte dalla considerazione che la crescente domanda di energia, l’esauribilità delle fonti fossili, la necessità di aprovvigionamenti sicuri e l’emergenza climatica stanno oggi spingendo le installazioni di impianti eolici e fotovoltaici. Questi sistemi sono sì in grado di produrre energia elettrica “verde” ma allo stesso tempo soffrono di una elevata variabilità ed imprevedibilità della produzione. Queste caratteristiche inducono un disallineamento tra generazione e richiesta elettrica, che a sua volta genera problemi di regolazione e può indurre fenomeni di blackout. Per ovviare a tali problemi vi è la necessità di sviluppare sistemi di accumulo in grado di disaccoppiare generazione e richiesta.

La ricerca ha consentito così lo sviluppo di un impianto di accumulo dell’energia elettrica sotto forma termica (calore sensibile) installabile sia in prossimità degli impianti fotovoltaici/eolici, che integrabile in impianti convenzionali in via di dismissione. Il fluido di lavoro è aria e la ri-generazione di energia elettrica avviene mediante un ciclo ad aria.

I principali vantaggi che questa nuova tipologia di impianto di stoccaggio può portare sono:

  • l’impianto non necessita di una morfologia del terreno particolare come nel caso del Pumped Hydro Storage o del Compressed Air Energy Storage;
  • l’impianto non necessita di un flusso di combustibile fossile come accade nel Compressed Air Energy Storage o di una portata d’acqua regolare come nel caso del Pumped Hydro Storage;
  • l’impianto sfrutta uno stoccaggio solido e componenti commercialmente disponibili;
  • l’impianto è scalabile in base sia alle necessità della rete che alle dimensioni dell’impianto a fonte rinnovabile a cui viene accoppiato;
  • contrariamente alle batterie, questo sistema ha una vita utile stimata tra i 20 e i 40 anni;
  • i tempi di avviamento e cambiamento della potenza erogata si attestano nel range 3-10 minuti;
  • a seconda del materiale e della temperatura adottati, si realizza un impianto in grado di caricarsi e scaricarsi (giornalmente, settimanalmente, etc.);
  • l’impianto ha un ridotto impatto ambientale perché durante l’esercizio non vi sono emissioni;
  • i componenti di impianto a fine vita possono essere facilmente riciclati;
  • l’impianto non operando con fluidi infiammabili o esplosivi non rappresenta una fonte di rischio di incendio o di esplosione;
  • i tempi di costruzione dell’impianto sono contenuti (12-18 mesi).

Il gruppo di ricerca che si è occupato della materia è il Turbomachinery and Energy Systems Group (TES) e l’impianto è stato brevettato utilizzando il Fondo Brevetti dell’Università di Padova (brevetto italiano n. 02016000077779).

TRL: 3-4

La rubrica FOCUS – Research to Business, nata dalla collaborazione tra la Fondazione UniSMART e il DII Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università degli Studi di Padova, promuove la ricerca universitaria ad alto contenuto innovativo per trasferirla al mondo aziendale.

Il secondo Focus si concentra sul settore dello stoccaggio termico e approfondisce le fonti rinnovabili non programmabili e la flessibilizzazione del sistema elettrico

Lo studio parte dalla considerazione che la crescente domanda di energia, l’esauribilità delle fonti fossili, la necessità di aprovvigionamenti sicuri e l’emergenza climatica stanno oggi spingendo le installazioni di impianti eolici e fotovoltaici. Questi sistemi sono sì in grado di produrre energia elettrica “verde” ma allo stesso tempo soffrono di una elevata variabilità ed imprevedibilità della produzione. Queste caratteristiche inducono un disallineamento tra generazione e richiesta elettrica, che a sua volta genera problemi di regolazione e può indurre fenomeni di blackout. Per ovviare a tali problemi vi è la necessità di sviluppare sistemi di accumulo in grado di disaccoppiare generazione e richiesta.

La ricerca ha consentito così lo sviluppo di un impianto di accumulo dell’energia elettrica sotto forma termica (calore sensibile) installabile sia in prossimità degli impianti fotovoltaici/eolici, che integrabile in impianti convenzionali in via di dismissione. Il fluido di lavoro è aria e la ri-generazione di energia elettrica avviene mediante un ciclo ad aria.

I principali vantaggi che questa nuova tipologia di impianto di stoccaggio può portare sono:

  • l’impianto non necessita di una morfologia del terreno particolare come nel caso del Pumped Hydro Storage o del Compressed Air Energy Storage;
  • l’impianto non necessita di un flusso di combustibile fossile come accade nel Compressed Air Energy Storage o di una portata d’acqua regolare come nel caso del Pumped Hydro Storage;
  • l’impianto sfrutta uno stoccaggio solido e componenti commercialmente disponibili;
  • l’impianto è scalabile in base sia alle necessità della rete che alle dimensioni dell’impianto a fonte rinnovabile a cui viene accoppiato;
  • contrariamente alle batterie, questo sistema ha una vita utile stimata tra i 20 e i 40 anni;
  • i tempi di avviamento e cambiamento della potenza erogata si attestano nel range 3-10 minuti;
  • a seconda del materiale e della temperatura adottati, si realizza un impianto in grado di caricarsi e scaricarsi (giornalmente, settimanalmente, etc.);
  • l’impianto ha un ridotto impatto ambientale perché durante l’esercizio non vi sono emissioni;
  • i componenti di impianto a fine vita possono essere facilmente riciclati;
  • l’impianto non operando con fluidi infiammabili o esplosivi non rappresenta una fonte di rischio di incendio o di esplosione;
  • i tempi di costruzione dell’impianto sono contenuti (12-18 mesi).

Il gruppo di ricerca che si è occupato della materia è il Turbomachinery and Energy Systems Group (TES) e l’impianto è stato brevettato utilizzando il Fondo Brevetti dell’Università di Padova (brevetto italiano n. 02016000077779).

TRL: 3-4

Scopri gli altri approfondimenti della rubrica FOCUS – Research to Business

Principali temi di ricerca

  • Stoccaggio termico
  • Fonti rinnovabili non programmabili
  • Flessibilizzazione del sistema elettrico

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