I risultati ottenuti suggeriscono che questo tipo di sistema di accumulo rappresenta un'alternativa competitiva ad altri sistemi esistenti, come l'accumulo idroelettrico a pompaggio, l'aria compressa o le batterie.
Una delle maggiori sfide globali attuali è la limitazione del riscaldamento globale e dei suoi effetti. I combustibili fossili continuano a dominare il mix energetico. Tuttavia, la diffusione delle energie rinnovabili nei paesi dell'Unione Europea è in aumento al fine di raggiungere un'economia a impatto zero entro il 2050, in linea con l'Accordo di Parigi sui cambiamenti climatici.
La transizione energetica europea verso la decarbonizzazione si basa su un maggiore utilizzo delle energie rinnovabili nella produzione di energia elettrica. In Spagna, si prevede che il contributo delle energie rinnovabili raggiungerà il 74% della produzione totale entro il 2030 (Piano Nazionale Integrato Energia e Clima, PNIEC).
L'integrazione delle energie rinnovabili nella rete elettrica è un problema complesso a causa della loro natura intermittente e della variabilità della domanda. In Spagna, a causa della sua posizione peninsulare, il problema è aggravato dall'isolamento energetico rispetto agli altri paesi. In questo contesto, l'accumulo dell'energia elettrica rinnovabile in eccesso è essenziale per garantire la continuità dell'approvvigionamento. Sulla base di uno studio, Irene Donoso Martín, una delle ricercatrici del gruppo, sottolinea che “l'accumulo di energia ad aria liquida (LAES) è una tecnologia promettente per bilanciare l'offerta e la domanda di elettricità. Oltre a promuovere la diffusione delle energie rinnovabili, ne migliora l'efficienza sfruttando l'energia in eccesso e riduce l'impatto ambientale della produzione di elettricità”.
Il ciclo LAES si compone di due fasi (immagine): accumulo (carica) e successivo recupero di energia (scarica).
Nella fase di carica, l'energia estratta da fonti rinnovabili viene utilizzata per liquefare l'aria atmosferica, che viene poi immagazzinata a -190 °C in un serbatoio termicamente isolato. Nella fase di scarica, parte dell'energia immagazzinata viene recuperata evaporando l'aria ed espandendola in diverse turbine. Per aumentare l'efficienza del processo di carico e scarico (e, in definitiva, del ciclo), parte del raffreddamento rilasciato dall'aria durante l'evaporazione viene recuperato. Questo viene immagazzinato in un serbatoio con un letto compatto di rocce per essere successivamente utilizzato per raffreddare l'aria compressa. Inoltre, il calore estratto durante la compressione viene sfruttato mediante un olio termico, che viene poi utilizzato per riscaldare l'aria prima che entri nella turbina.
Rispetto ad altre tecnologie di accumulo di energia, LAES offre vantaggi quali l'elevata densità energetica (energia immagazzinata per unità di volume) e la scalabilità. A differenza dell'accumulo di energia idroelettrica tramite pompaggio e dell'aria compressa, LAES non presenta limitazioni geografiche o ambientali e può immagazzinare più energia delle batterie.
L'ampia diffusione dell'energia eolica e solare fotovoltaica prevista in Spagna nei prossimi anni richiederà l'immagazzinamento di energia durante la notte e il suo rilascio durante le ore di punta diurne. Secondo lo studio, i costi stimati dell'elettricità e dell'accumulo sono rispettivamente di 150 €/MWh e 50 €/MWh. "La tecnologia LAES è un'alternativa competitiva ad altre, come il pompaggio idraulico e l'aria compressa. Ci auguriamo che i risultati di questa ricerca abbiano un impatto socio-economico che stimoli lo sviluppo di questa tecnologia per mitigare gli effetti del riscaldamento globale e creare nuovi posti di lavoro nel settore energetico", concludono i ricercatori.
Legrand, Mathieu; Rodríguez-Antón, Luis Miguel; Martínez-Arévalo, Carmen; Gutiérrez-Martín, Fernando. (2019). Integrazione dell'accumulo di energia ad aria liquida nella rete elettrica spagnola. ENERGY 187. Numero articolo: UNSP 115965. DOI: 10.1016/j.energy.2019.115965
