Una nuova batteria per i concentratori solari

Alla fine di febbraio Claudio Descalzi, Amministratore Delegato di Eni, ha annunciato la strategia a lungo termine per i prossimi trent’anni con cui l’azienda intende diventare più sostenibile e concentrarsi maggiormente sulle fonti a basse emissioni di carbonio.

Il piano, che fissa un target di abbattimento delle emissioni assolute del gruppo dell’80% nei prossimi 30 anni, prevede una progressiva riduzione della produzione di petrolio, che raggiungerà il suo picco nel 2025, e la creazione di oltre 55 GW di energia elettrica da fonti rinnovabili entro il 2050.

Inoltre, verrà incrementata la produzione di carburante sostenibile per l’aviazione (biojet), idrogeno e biometano e saranno costruiti impianti per la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS), che renderanno il gas neutrale in termini di emissioni di carbonio. Descalzi ha inoltre annunciato lo sviluppo di iniziative di economia circolare per produrre idrogeno e metanolo riciclando materiali di scarto e dall’olio di ricino.

“È da tempo che il management dell’azienda riflette sulla decarbonizzazione," ha dichiarato Francesca Ferrazza, senior vice president for Research & Technological Innovation, Decarbonization and Environmental Research and Development. “Abbiamo condotto numerosi progetti di ricerca in quest’ambito, ma abbiamo anche cercato di applicare queste idee alle nostre attività esistenti. La connessione tra ricerca e business unit è diventata sempre più importante."

Un esempio è rappresentato da un nuovo progetto in Sicilia, dove l’azienda ha recentemente aperto un impianto sperimentale per la tecnologia solare termica a concentrazione (CSP). A differenza dei pannelli fotovoltaici (PV), che creano elettricità direttamente dalla luce del sole, la tecnologia CSP utilizza degli specchi per concentrare i raggi solari e riscaldare un fluido che, a quel punto, può essere impiegato per generare vapore industriale o azionare una turbina e produrre elettricità.

Il vantaggio del CSP è che, permettendo di accumulare il calore facilmente, offre la possibilità di impiegare l’energia solare anche in assenza di sole, nelle giornate nuvolose e di notte. “Il CSP funziona bene ma è ancora un passo indietro rispetto al fotovoltaico e all’eolico, perché non ha ancora raggiunto un’economia di scala paragonabile," spiega Ferrazza.

La maggior parte dei sistemi CSP utilizza sali fusi per accumulare il calore, ma Eni sta testando un approccio alternativo. Si tratta di una tecnologia sviluppata dall’azienda norvegese Energy Nest che, utilizzando un materiale proprietario simile al calcestruzzo, è potenzialmente in grado di immagazzinare l’energia termica con costi di installazione ed esercizio inferiori rispetto a un sistema a sale fuso.

Il sistema può accumulare il calore generato da centrali a energia fossile, nucleare e solare termica oppure da impianti industriali, permettendo di impiegarlo per applicazioni industriali, teleriscaldamento o elettricità. “Prevediamo di integrare il sistema Energy Nest in un circuito CSP collegato a una raffineria che necessita di vapore per il processo" dichiara Ferrazza. “Questo tipo di batteria termica può essere utile anche per altre applicazioni industriali, perciò stiamo studiando anche il suo potenziale per impianti di cogenerazione alimentati a gas."

Secondo Christian Thiel, CEO di Energy Nest, questa tecnologia presenta una serie di vantaggi rispetto ad altri metodi di stoccaggio dell’energia. “I componenti centrali sono un telaio d’acciaio grande quanto un container da 6 metri, che abbiamo realizzato nella Repubblica Ceca e quindi spedito al sito di impiego, e un materiale speciale denominato Heatcrete: si tratta di un calcestruzzo ad alte prestazioni formato per il 75% da quarzo e per il restante 25% da un segreto industriale custodito gelosamente — come la ricetta della Coca-Cola”.

Il calcestruzzo può essere realizzato sul posto usando l’infrastruttura esistente, una capacità che permette di ridurre i costi e le emissioni associati al trasporto di materiali pesanti a lunga distanza.

“La nostra finalità principale è quella di decarbonizzare l’industria," aggiunge Thiel. "La nostra soluzione consente lo stoccaggio dell’energia nei progetti di solare termico e, allo stesso tempo, aiuta i clienti a trasformare la dispersione termica in una fonte di energia primaria, permettendo loro di fare a meno di combustibili fossili come il diesel o il gas naturale."

A differenza delle batterie agli ioni di litio, che dopo alcuni anni devono essere sostituite, “la soluzione Energy Nest non presenta problemi di degrado," continua Thiel. “I nostri progetti hanno una durata che varia dai 30 ai 50 anni. Non vi sono reazioni chimiche, i nostri impianti non contengono parti mobili e lo stress termico che si crea è davvero minimo."

Allo stesso tempo, Thiel sottolinea che Energy Nest non si pone in concorrenza con le batterie agli ioni di litio. “La capacità essenziale delle batterie agli ioni di litio è quella di fornire una regolazione della frequenza a brevissimo termine, servizi di stabilità della rete e un accumulo di breve durata in un contesto puramente elettrico. Noi offriamo una soluzione di stoccaggio dell’energia per diverse ore — la carica può richiedere tra quattro e dodici ore e la scarica avviene in un tempo simile. In alcuni casi, la nostra tecnologia sarà complementare agli ioni di litio."

Inoltre, benché lo stoccaggio dell’energia venga normalmente associato all’elettricità, il mercato dell’accumulo di calore ha dimensioni che superano di oltre tre volte la domanda di energia elettrica, stimato in circa 300 miliardi di euro entro il 2030.

Le batterie termiche avranno un impatto cruciale sulla decarbonizzazione di settori industriali come la chimica, il petrolchimico, l’alimentare, il tessile e la lavorazione di metalli e minerali; i settori che stanno passando all’elettrificazione potranno infatti ridurre le emissioni accumulando l’energia dissipata o quella generata nelle fasce orarie più economiche per poi utilizzarla in momenti successivi, abbattendo i costi. Le batterie termiche rendono inoltre l’elettrificazione una scelta più praticabile per molte aziende con esigenze termoelettriche differenti e consentono un utilizzo più efficiente dell’energia attraverso il recupero del calore disperso, favorendo in tal modo un minore consumo di combustibili fossili.

Tra gli altri progetti di Energy Nest vi è un impianto per Senftenbacher, un’azienda austriaca di mattoni che, riutilizzando il calore disperso di un forno a tunnel, intende ridurre il consumo di gas per risparmiare 1.500-2.000 tonnellate di emissioni di CO₂ l’anno; un altro riguarda una centrale elettrica olandese con turbina a gas a ciclo aperto, che userà il calore accumulato per generare vapore da impiegare per produrre elettricità o vapore industriale.

“Aiutiamo i clienti a sostituire una gran parte dei combustibili fossili in vista della transizione a nuove fonti di energia nell’arco dei prossimi 20-30 anni,” dichiara Thiel.

Eni sta inoltre valutando la possibilità di adottare questa tecnologia in una centrale a gas in Italia. “Il potenziale di applicazione della tecnologia è naturalmente più ampio rispetto al semplice CSP. I fattori da considerare sono i costi e l’affidabilità. Il sistema deve essere redditizio e deve poter essere integrato in un modello commerciale," spiega Ferrazza. “Se la tecnologia dovesse funzionare in questi due casi molto differenti — il solare termico e le centrali a gas convenzionali — allora potrebbe funzionare ovunque.

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