Sistemi di accumulo

[richiurci]

Ciao a tutti,

apro questo 3d in seguito a vivace dibattito su altro forum riguardante l'idrogeno e i suoi ipotetici utilizzi.

Lo ammetto, sull'idrogeno sono abbastanza scettico principalmente a causa dei bassi rendimenti attuali sia in produzione (elettrolisi) che in utilizzo (fuel cell).
Forse sbaglio ma se accumulare energia sotto forma di idrogeno implica sprecarne circa il 60% (rispetto a un accumulo in batteria) non riesco a vedere un uso diffuso dell'idrogeno, né in trazione (convinzione a suo tempo sostanzialmente confermata dall'articolo di 6367) sia come accumulo.

La prima domanda è se sbaglio in questa convinzione, e almeno in certi impieghi l'efficienza non è un fattore determinante.

Poi chiedo agli esperti come fpalone, mario_maggi o altri: riguardo i sistemi di accumulo l'idrogeno è già usato o no? E' in fase esclusivamente sperimentale?

Su quale tecnologia sono basati gli accumuli più diffusi sia in Italia che all'estero?

Sono domande ovviamente da profano, mi basterebbe qualche risposta qualitativa giusto per farsi un'idea di come evolverà l'ambito accumuli in futuro e come è strutturato adesso.

Grazie in anticipo a chi risponderà!

[fpalone]

Ciao richiurci,
l'impressionante sviluppo tecnologico nell'ambito delle batterie al litio ha per ora messo in secondo piano le fuel cells.
Se parliamo di accumulo stazionario, ci sono alcuni casi applicativi. Alcuni importanti data centre (Apple, equinix) hanno installato impianti di decine di MW con fuel cells.

A livello di utility, ci sono delle applicazioni negli USA ed in Australia.
Si sta muovendo poco anche perché il break-even economico sull'accumulo elettrochimico si avrà prima per i sistemi power-intensive che forniscono servizi di dispacciamento, con rapporto energia/potenza al massimo di un'ora.
L'idrogeno invece si presta per accumulo energy-intensive, con durate non inferiori a molte ore. Gli unici progetti per ora programmati in Italia, da quello che so io, sono sulle isole di Giannutrie di Ginostra. In entrambi i casi il sistema di accumulo ad idrogeno affiancherà uno a batterie al litio: quest'ultimo dovrà gestire le fluttuazioni orarie della produzione da rinnovabili (solare fotovoltaico), il primo dovrà consentire di spostare l'energia accumulata nei giorni con alta produzione a quelli con minore produzione.
Per casi come quelli sopra citati, dove le rinnovabili intermittenti devono coprire una quota dominante del carico, l'idrogeno rappresenta già ad oggi una soluzione tecnicamente percorribile.


Quasi tutti gli impianti di accumulo elettrochimico in esercizio commerciale od in costruzione sono pensati per fornire un servizio power-intensive e sono basati su chimiche diverse ma sempre a base litio.
Anche le batterie a sali fusi sono state schiacciate dalla significativa riduzione dei prezzi delle batterie al litio.

Dal punto di vista dell'efficienza, visto che le fuel cells commerciali per usi stazionari a stento raggiungono il 60% (paragonabile a quella dei cicli combinati di ultima generazione), in alcuni casi si pensa di iniettare l'idrogeno generato nella rete di trasporto e distribuzione del gas naturale; in concentrazioni di pochi percento la presenza di idrogeno pare non interferisca con le utenze.

[richiurci]

Grazie per i link interessanti, li leggerò con calma.

Mi sembra di capire comunque che l'idrogeno sia in sviluppo, e almeno per ora sia usato essenzialmente per situazioni particolari come le isole (mi riferisco al ciclo "chiuso", cioè con riutilizzo in loco dell'idrogeno prodotto).

L'ultimo link mi sembra confermi che l'efficienza non è una "fissa" mia ma ovviamente rientra pesantemente nelle considerazioni alla base di questi progetti.

Mi sembra di capire anche che a livello globale, unendo tutte le applicazioni (energy o power intensive, taglia impianto piccola o media/grande ecc) la situazione non sia proprio di 100% batterie vs 0,01% idrogeno...
Esiste una stima grossolana del rapporto tra queste due tecnologie, anche per capire se l'idrogeno cresce quanto le batteri e, o magari di più o di meno?

Anche qualche esempio di grosso accumulo basato su batterie sarebbe interessante

Grazie!

[fpalone]

siste una stima grossolana del rapporto tra queste due tecnologie, anche per capire se l'idrogeno cresce quanto le batteri e, o magari di più o di meno?

non saprei proprio farti una stima numerica, ma è evidente che le batterie stanno crescendo, in termini di cumulato di installazioni, molto più dell'idrogeno.

Anche qualche esempio di grosso accumulo basato su batterie sarebbe interessante

a parte i sistemi di accumulo in Italia

sui quali puoi trovare diverse informazioni qui

ci sono ormai diverse installazioni molto più grandi all'estero.
Ad esempio il Hornsdale Power Reserve, che ha una potenza di picco di 100 MW, 30 MW di potenza continuativa e circa 130 MWh di energia.

[richiurci]

Grazie, materiale molto interessante, sapevo di poter contare su di te

[richiurci]

Scusa fpalone, il documento di Terna è molto interessante ma mi sembra parli solo di batterie (Litio, Zebra e altre), pompaggi e CAES che mi risulta essere aria compressa.. mi sono perso qualcosa o l'idrogeno non è nemmeno menzionato?

[fpalone]

No, l'idrogeno non è menzionato perché non fa parte delle tecnologie sperimentate sulla rete nazionale. Per ora sono stati sperimentate varie chimiche base Litio-ioni, batterie a sali fusi (Sodio-Zolfo e Sodio-Nickel-Cloruro), batterie Redox al Vanadio.
L'unica applicazione in vista con idrogeno dovrebbe essere quella di Giannutri, che è un progetto separato dalla rete nazionale (progetto Smart Island): per ora anche lì sono installate "solo" batterie agli ioni di litio, ma nella fase seguente del progetto, aumentando ancora la produzione da rinnovabili, sarà necessario installare un sistema con capacità di accumulo molto più estesa (settimane).

[mario_maggi]

Ciao richiurci.
Qui vedi che in assoluto la forma di accumulo energetico più importante è il pompaggio di acqua in bacini montani: https://www.statista.com/statistics/785677/global-energy-storage-capacity-by-technology/

La questione del rendimento a volte è ininfluente. Pensa ad un'isola ricca di vento, diciamo che ha vento per mille pale, ma ci sono solo 10 pale, quindi il 99% del vento è di fatto sprecato.
Parte dell'energia generata di notte e inutilizzata può essere convertita in idrogeno, se il rendimento è basso si impiegherà più tempo, ma non si spreca niente.

Ciao
Mario