Senza stoccaggio non può esserci una transizione energetica efficace.
di Frank Thelen | 29.03.2020
La svolta energetica è una questione che sta molto a cuore a Freigeist.
Salvare il nostro pianeta attraverso l'innovazione tecnologica è una delle aree di investimento principali di Freigeist. Oltre alle nuove soluzioni nel campo della mobilità, come Lilium Aviation, da tempo guardiamo all'intero settore dell'energia: a partire da approcci innovativi alla produzione di energia, fino all'accumulo di energia e alla gestione efficiente dell'energia.
Il consumo globale di energia è aumentato drasticamente negli ultimi decenni e si prevede che aumenterà di un ulteriore 30% entro il 2040. Le ragioni di questo fenomeno sono l'aumento della popolazione, la crescente tecnologizzazione e la crescente urbanizzazione. Il consumo di elettricità, in particolare, è destinato ad aumentare drasticamente nei prossimi anni, rappresentando il 40% della crescita del consumo finale di energia entro il 2040.
L'impatto del nostro crescente consumo di energia sul clima è drammatico e stiamo già iniziando a vedere cosa significa il cambiamento climatico per gli ecosistemi, le economie e le società.
Dobbiamo finalmente renderci conto della portata di questo problema e trovare il modo di ridurre le emissioni di carbonio e fermare il cambiamento climatico. Un fattore cruciale per questo e per un futuro sostenibile è la transizione energetica, il passaggio alle energie rinnovabili.
Perché abbiamo bisogno di immagazzinare?
Le fonti di energia rinnovabile, come l'energia eolica e solare, sono molto "pulite", ma hanno ancora quello che Bill Gates ha definito un "problema di affidabilità". Le condizioni meteorologiche sono fluttuanti. Il vento per le turbine eoliche soffia indipendentemente dalla domanda di elettricità e anche il sole per l'energia solare splende o meno, indipendentemente dal momento in cui la domanda di elettricità è più alta. Di conseguenza, anche la fornitura di energia eolica e solare è volatile e quindi "inaffidabile".
Abbiamo quindi bisogno di tecnologie che consentano la flessibilità per soddisfare in modo affidabile la domanda 24 ore su 24 con l'elettricità proveniente da fonti rinnovabili. Un approccio promettente è l'accumulo di energia, che è ideale per bilanciare le fluttuazioni dell'alimentazione da energie rinnovabili.
Un recente studio stima che entro il 2050 saranno necessari circa 15.000 TWh di capacità di stoccaggio dell'energia se vogliamo passare al 100% di energia rinnovabile in tutto il mondo. Per l'Europa, la capacità di stoccaggio necessaria sarebbe di circa 2.250 TWh. La maggior parte della capacità rimanente necessaria proverrebbe dall'Asia nordorientale (circa 5.000 TWh) e dall'Asia meridionale (circa 3.000 TWh). Anche se una transizione al 100% verso le energie rinnovabili è probabilmente difficile da realizzare, la capacità di stoccaggio richiesta è enorme.
Nel 2015, tuttavia, la capacità di stoccaggio globale era di soli 29 TWh, per lo più provenienti da impianti di pompaggio. Si tratta solo dello 0,2% del fabbisogno entro il 2050.
Esistono diverse aree di applicazione per l'accumulo di energia, di cui le due più importanti sono l'integrazione delle energie rinnovabili e le applicazioni per la stabilità della rete.
L'accumulo di energia consente l'integrazione delle energie rinnovabili
L'energia solare ed eolica sono volatili in momenti diversi del giorno e dell'anno. Il fenomeno quotidiano della mancata coincidenza tra le ore di maggiore richiesta di energia elettrica e quelle di maggiore produzione da fonti rinnovabili è noto, tra l'altro, come "curva dell'anatra californiana". Mentre la produzione di energia solare è massima verso mezzogiorno, la domanda di elettricità è più alta nelle ore serali.
La "curva dell'anatra californiana" mostra la domanda netta di elettricità da fonti non rinnovabili in California, a seconda dell'ora del giorno, se la domanda di elettricità da fonti rinnovabili (in questo caso l'energia solare) viene completamente immessa nella rete. Si può notare che la domanda di energia elettrica da fonti non rinnovabili diminuisce molto intorno alle ore di mezzogiorno, poiché la produzione di energia solare è molto elevata. Nel complesso, questo dimostra il pericolo di una sovrapproduzione nelle ore di mezzogiorno se si considera l'offerta totale. Dopo le 15:00 si assiste a un aumento molto forte della domanda di elettricità da fonti non rinnovabili, che raggiunge il picco nelle ore serali. Più alta è la quota di energia solare, più forte è l'improvviso aumento della domanda di elettricità da altre fonti nelle ore del tardo pomeriggio. Questa brusca variazione della domanda di elettricità e, di conseguenza, dell'offerta di energia elettrica in un tempo molto breve per soddisfare la variazione della domanda è estremamente stressante per la rete elettrica.
