Sistemi di accumulo: tecnologie, prestazioni, normativa

In questa nuova guida tecnica affronteremo il tema dei sistemi di accumulo. Parleremo sia delle classiche tecnologie di accumulo elettrochimico che di nuove tecnologie innovative; dei parametri prestazionali e delle normative vigenti.

Il crescente interesse verso le tecnologie di accumulo dell’energia elettrica è direttamente legato all’evoluzione avvenuta nel settore elettrico negli ultimi 10 anni, caratterizzata dalla diffusione massiccia di impianti alimentati a fonti rinnovabili.

Il concretizzarsi della transizione verso un sistema energetico sempre più decentrato (cosiddetta “generazione distribuita”), unitamente alla riduzione dei costi di produzione degli accumulatori litio/ioni ottenuta grazie al boom della mobilità elettrica, stanno gettando le basi per la diffusione di sistemi di accumulo domestico di energia elettrica davvero performanti e convenienti, anche in assenza di incentivi.

Trattare di un argomento potenzialmente vastissimo quale quello degli accumuli, significa non soltanto doversi confrontare con le diverse opzioni tecnologiche oggi disponibili sul mercato, tentando per quanto possibile anche un confronto sul piano delle prestazioni, dei costi e dei rendimenti. Risulta infatti indispensabile conoscere il quadro normativo e regolatorio sugli accumuli, ad oggi già piuttosto complesso anche se la prima disposizione in materia risale soltanto alla fine del 2014.   

Tecnologie di accumulo elettrochimico

Quando si parla di tecnologie di accumulo elettrico, in relazione a contesti e utilizzi residenziali, commerciali, industriali o comunque per applicazioni di piccola-media taglia, si fa quasi sempre riferimento al solo accumulo di tipo elettrochimico. Si tratta in poche parole dell’accumulo di elettricità realizzato mediante “batterie” o “pile” (più o meno innovative dal punto di vista tecnologico), che grazie alle loro caratteristiche di affidabilità ed economicità rappresentano la quasi totalità dei sistemi di accumulo abbinati a impianti di generazione distribuita, tipicamente fotovoltaico.

Ci limiteremo quindi soltanto a citare l’esistenza delle altre tipologie di accumulo, concentrando invece tutta l’attenzione sull’accumulo elettrochimico.

Un generatore elettrochimico è un dispositivo che converte energia elettrica in energia chimica sfruttando reazioni di ossido-riduzione, ovvero reazioni chimiche in cui si ha la perdita e l’acquisto di elettroni da parte delle specie reagenti. In un accumulatore elettrochimico tale reazione di ossido-riduzione è reversibile: può quindi essere ricaricato applicando un campo elettrico dall’esterno.

Gli accumulatori elettrochimici sono composti da collegamenti, in serie o in parallelo, di celle elementari. La struttura base di una cella è formata da due semicelle, ciascuna composta da un elettrodo metallico immerso in una soluzione elettrolitica. Un setto poroso posto tra le due semicelle consente il passaggio degli ioni, necessario per ottenere il bilanciamento delle cariche, impedendo il passaggio degli elettroni e il mescolamento delle soluzioni. In questo modo tra i due elettrodi si genera una differenza di potenziale, che è alla base del meccanismo di funzionamento delle batterie.

accumulatori 

La principale modalità di classificazione delle tecnologie di accumulo elettrochimico disponibili è in funzione della natura elettrochimica delle sostanze reagenti, qui sotto ne abbiamo alcuni esempi:

- Accumulatore al piombo

- Accumulatore litio/ioni

- Accumulatore al nichel/cadmio

- Accumulatore al nichel/metalli idruri

- Batteria Redox a flusso di elettrolita

- Batterie ad alta temperatura

 

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