Il futuro dello stoccaggio di energia, dalle batterie all’indispensabile ruolo dell’idrogeno

Un nuovo rapporto colloca lo stoccaggio delle batterie nel contesto dello stoccaggio di energia complessivo nei sistemi energetici attuali e futuri, mostrando un posto importante ma limitato per le batterie e un ruolo indispensabile per l’idrogeno

La scorsa settimana, al World Future Energy Summit annuale di Abu Dhabi, potrebbe essere arrivata una svolta nell’energia rinnovabile. Sultan Al Jaber, amministratore delegato di ADNOC e presidente della Abu Dhabi Future Energy Company, ha annunciato “Masdar”, il più grande progetto combinato di energia solare e batterie al mondo.

IL PROGETTO MASDAR NEGLI EMIRATI ARABI UNITI

Il progetto Masdar combinerà 5,2 GW di capacità solare con 19 GW di ore di accumulo per produrre 1 GW di energia elettrica ininterrotta 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Secondo la società, sarà il più grande progetto combinato di energia solare e batterie al mondo poiché, per la prima volta, l’energia rinnovabile supererà l’intermittenza per diventare energia di base.

Il grande impianto, che verrà costruito ad Abu Dhabi, combinerà pannelli solari e batterie nella stessa posizione. Il progetto mostra l’ascesa dell’industria delle batterie su scala di rete (da trilioni di dollari), tanto acclamata; tuttavia, le sue dimensioni finali probabilmente saranno limitate.

IL RAPPORTO “ENERGY STORAGE, THE NEW FRONTIER”

Come riporta Oilprice, un nuovo rapporto del think tank Dii Desert Energy, “Energy storage, the new frontier”, mette le batterie in un contesto. Mentre un quinto di tutta l’energia finale viene immagazzinata, solo una piccola parte è elettricità. E questo scenario resterà tale, anche se l’elettricità assumerà un ruolo sempre più importante nei futuri sistemi energetici a basse emissioni di carbonio.

Concentrandosi sul tema, trascurato ma critico, dello stoccaggio di energia, il rapporto Dii apre interessanti prospettive sulla transizione energetica. In un passaggio dai combustibili fossili economici con emissioni alle molecole verdi più costose senza emissioni, molto sarà diverso, ma alcuni importanti fattori resteranno pressoché gli stessi.

Il rapporto colloca lo stoccaggio delle batterie nel contesto dello stoccaggio di energia complessivo nei sistemi energetici attuali e futuri, mostrando un posto importante ma limitato per le batterie e un ruolo indispensabile per l’idrogeno.

I DATI SULLO STOCCAGGIO DI ENERGIA

Il fatto notevole è che ad oggi circa un quinto dell’energia finale mondiale è immagazzinata. Il petrolio è immagazzinato in riserve strategiche e autocisterne, il gas naturale in falde acquifere saline e serbatoi di GNL e le scorte di carbone in centrali elettriche, pozzi minerari e sui treni. Il rapporto Dii, pubblicato il mese scorso, attinge a dati recenti del settore per mostrare i molti modi e luoghi in cui l’energia viene immagazzinata in forme solide, gassose e liquide, ovvero molecole.

Dei combustibili fossili di base vengono immagazzinati il 26,8% del petrolio, il 20,6% del carbone e il 13% del gas naturale, misurati rispetto alla domanda annuale. L’elettricità, che costituisce circa il 20% del consumo energetico finale mondiale, rappresenta però una parte molto esigua di tutto l’accumulo di energia. L’accumulo di elettricità in batterie e sistemi idroelettrici a pompaggio ammonta solo allo 0,03% dell’accumulo di energia globale.

LO STOCCAGGIO DI PETROLIO

Per avere un’idea, secondo il rapporto, il solo stoccaggio di petrolio è oltre mille volte più grande (misurato in valore energetico) di tutta la capacità di stoccaggio di elettricità attualmente operativa. E mentre l’elettricità sale a quasi il 50% dell’energia finale, in un futuro sistema a basse emissioni di carbonio, le batterie e altre forme di stoccaggio di elettricità nel 2050 resteranno una parte molto piccola dello stoccaggio di energia totale. La capacità delle batterie sta crescendo rapidamente, ma rimarrà insignificante su scala globale.

La necessità critica di stoccaggio, per proteggere dalle interruzioni dell’approvvigionamento, affrontare la discrepanza tra domanda e offerta e sfruttare le fluttuazioni dei prezzi, rimarrà. Lo stoccaggio quindi, in un futuro sistema energetico a basse emissioni di carbonio, resterà principalmente sotto forma di combustibili solidi, liquidi e gassosi. Questa necessità creerà dei grandi requisiti di idrogeno a basse emissioni di carbonio e combustibili derivati ​​dall’idrogeno per lo stoccaggio di energia in forma gassosa e liquida.

L’IMPORTANZA DELLE BATTERIE

“Vedere che immagazziniamo 3.000 volte più energia nelle molecole che nell’elettricità è stata un’esperienza rivelatrice. Immagazzinare elettroni è costoso rispetto all’immagazzinare molecole, il che significa che deve avvenire su una scala diversa”, afferma il coautore del rapporto Frank Wouters, presidente della MENA Hydrogen Alliance.

Wouters spiega che le batterie sono fondamentali, soprattutto nel contesto di reti elettriche inadeguate in gran parte del mondo. Il nuovo progetto ad Abu Dhabi, ad esempio, fornendo energia locale 24 ore su 24 attraverso energia solare più batterie, allevierà la dipendenza dalla rete. “Le batterie e altre tecnologie di accumulo di elettricità cresceranno in modo esponenziale, ma resteranno minuscole rispetto alle molecole”.

LO STOCCAGGIO DI ENERGIA NEL FUTURO

I ricercatori notano che, in un futuro sistema energetico, la percentuale di stoccaggio difficilmente cambia come quota della domanda annuale, ma il costo in conto capitale dello stoccaggio aumenta di 6 volte, dai 3 trilioni di dollari di oggi a 18 trilioni di dollari entro il 2050. Ciò dimostra quanto lo stoccaggio di molecole sia più economico rispetto allo stoccaggio di elettricità. Ciò porta i ricercatori a stimare che il 50% di tutta l’elettricità pulita futura sarà derivata da idrogeno e derivati, prodotti altrove e in parte immagazzinati.

Il rapporto nota che, in molti casi, le regioni con il più alto potenziale di produzione di energia rinnovabile (come il Medio Oriente e il Nord Africa) sono lontane dalle regioni con la maggiore domanda di energia (come l’Europa nord-occidentale). Inoltre, solo l’energia in forma liquida, gassosa o solida (molecole) può essere immagazzinata su larga scala per periodi più lunghi.

Ciò porta alla conclusione che i futuri sistemi energetici avranno dei grandi flussi commerciali di energia, molto simili all’attuale sistema energetico, con requisiti di stoccaggio simili. E, in un sistema energetico sostenibile, ciò richiede energia sotto forma di idrogeno o combustibili derivati ​​dall’idrogeno, combustibili sintetici e biocarburanti.

IL RUOLO DELL’IDROGENO

La necessità di un futuro stoccaggio di idrogeno apre opportunità per far crescere il settore emergente. Lo stoccaggio strategico potrebbe servire allo scopo utile di creare un enorme nuovo mercato per l’idrogeno a basse emissioni di carbonio, qualcosa di simile alle attuali riserve strategiche di petrolio e gas naturale in America e in Europa.

Secondo Wouters e il professore della Delft Technical University Ad van Wijk, un obiettivo vincolante realistico per l’idrogeno in Europa è compreso tra 4 e 6,8 milioni di tonnellate entro il 2030, con una riserva strategica pari al 25% di questa cifra (come con le attuali riserve di petrolio), creando una domanda per 1,7 milioni di tonnellate di idrogeno entro il 2030.

LO STOCCAGGIO DELL’IDROGENO NELLE CAVERNE DI SALE

Tuttavia, secondo il presidente della MENA Hydrogen Alliance, l’unica tecnologia comprovata per immagazzinare l’idrogeno richiede le caverne di sale. Queste, però, sebbene abbiano un grande potenziale offshore, sono distribuite in modo non uniforme in Europa. Per raggiungere l’obiettivo di stoccaggio serviranno centinaia di caverne di sale entro il 2030, che potrebbero essere sviluppate da aziende del settore privato. Ciò significa che lo stoccaggio dovrà essere condiviso, il che richiederà infrastrutture di condotte in tutta Europa. Uno scenario tuttavia fattibile, poiché diversi Paesi stanno già pianificando e costruendo delle dorsali dedicate all’idrogeno.