Una batteria fatta di sabbia
Un nuovo modo di immagazzinare l’energia rinnovabile sta fornendo calore pulito durante le lunghe notti nordiche
Produrre energia pulita in ogni momento dell’anno, senza temere cambi di stagione e condizioni meteorologiche variabili. In Finlandia il team di Polar Night Energy ci sta provando, mettendo a frutto una risorsa molto economica e disponibile in grandi quantità: la sabbia. Il sito di BBC ha recentemente pubblicato un lungo report in cui spiega questa innovazione.
La centrale di Vatajankoski, 270 km a nord-ovest di Helsinki, ospita la prima batteria di sabbia al mondo. Racchiusa in un container d’acciaio alto 7 m, la batteria è composta da 100 tonnellate di sabbia, due tubi per il teleriscaldamento e un ventilatore.
Per produrre energia, la sabbia viene riscaldata a 600°C grazie all’elettricità generata da turbine eoliche e pannelli solari. L’energia rinnovabile alimenta una resistenza che riscalda l’aria all’interno della sabbia. All’interno della batteria, l’aria calda viene fatta circolare da un ventilatore disposto intorno alla sabbia attraverso tubi di scambio termico. La batteria è protetta da uno spesso strato isolante, che consente di mantenere la temperatura interna costante anche quando la temperatura scendo sotto lo zero.
Schema di funzionamento della batteria alimentata a sabbia | Polar Night Energy
La batteria immagazzina 8 MWh di energia termica quando è piena e, quando la domanda di energia aumenta, scarica circa 200 kW di energia attraverso i tubi di scambio termico: una quantità sufficiente a fornire riscaldamento e acqua calda a circa 100 abitazioni e a una piscina pubblica di Kankaanpää, integrando l’energia della rete. Si ricarica durante la notte, quando i prezzi dell’elettricità sono più bassi.
La sabbia è un mezzo molto efficace per trattenere calore sul lungo periodo, accumulando energia per mesi. Inoltre può riscaldarsi e raffreddarsi un numero infinito di volte: dopo un po’ si addensa e ha bisogno di meno spazio.
Rispetto alle batterie agli ioni di litio, che si degradano molto velocemente, le batterie a sabbia non subiscono un processo di invecchiamento così veloce. Inoltre le batterie al litio non sono adatte per applicazioni di stoccaggio su larga scala e sono anche intrinsecamente infiammabili. Inoltre, per ogni tonnellata di litio raffinato prodotto viene emesso l’equivalente di circa 3-9 tonnellate di CO2, a seconda della modalità di estrazione.
La sabbia è un mezzo molto efficace per trattenere calore sul lungo periodo, accumulando energia per mesi. Inoltre può riscaldarsi e raffreddarsi un numero infinito di volte: dopo un po’ si addensa e ha bisogno di meno spazio.
Al momento Polar Night Energy è al lavoro per rendere “scalabile” la propria tecnologia, facendo sì che possa generare quantità significative di elettricità oltre che calore. I principali limiti sono dettati dal fatto che una batteria a sabbia immagazzina da cinque a dieci volte meno energia (per unità di volume) rispetto alle batterie chimiche tradizionali.
Intanto, Polar Night Energy sta per firmare un contratto per la costruzione di una seconda batteria per un’altra società di teleriscaldamento in Finlandia. Si tratta di un sistema da 2 MW di potenza di riscaldamento e 500 MWh di capacità di stoccaggio, 10 volte più grande di quello a Kankaanpää.
La batteria ripresa con una telecamera a infrarossi | Polar Night Energy
Anche l’Italia si sta muovendo in tal senso, il sistema Mgtes sviluppa una tecnologia di accumulo basata su un letto di sabbia fluidizzato (Energy from the sand), alimentato esclusivamente da energie rinnovabili.
Le ‘batteria di sabbia’ made in Italy presentate nel 2021 sono state ulteriormente testate e portate al massimo livello di maturità tecnologica nel corso del 2022, trovando applicazione nel primo impianto industriale ora già in esercizio presso lo stabilimento Magaldi di Salerno. L’impianto è realizzato per utilizzi commerciali di tipo industriale.
Anche l’Italia si sta muovendo in tal senso, il sistema Mgtes sviluppa una tecnologia di accumulo basata su un letto di sabbia fluidizzato (Energy from the sand), alimentato esclusivamente da energie rinnovabili.
Il sistema rilascia energia termica ad alta temperatura 24h/7, in un range di temperatura tra 150° e 400°, nella forma di calore o vapore di processo secondo le esigenze dell’utenza industriale in settori come carta, food & beverage, chimica e plastica, oggi fortemente destabilizzati dall’emergenza gas, con una efficienza di ciclo globale prossima al 90 – 95 per cento.
La possibilità di stoccare energia prodotta da rinnovabili è la sfida decisiva per passare a un modello energetico realmente indipendente da fonti fossili. Da molti anni si lavora su sistemi di accumulo innovativi e totalmente sostenibili dal punto di vista ambientale. Mgtes consente alle industrie che operano nei Paesi importatori di limitare ed in certi casi eliminare l’utilizzo di gas per la produzione di calore nei processi produttivi, mentre ai Paesi produttori come in Medio Oriente di contribuire agli obiettivi di sostenibilità nazionali e disporre di maggiore materia prima per le esportazioni.
23 dicembre 2022
