Energy Storage

 

 

Il modello di riferimento prevede la realizzazione di un Sistema integrato, che cattura l’energia discontinua delle Fonti Energetiche Rinnovabili, l’accumulaCAES in maniera efficiente e la fornisce alle utenze energivore. Il Progetto ES (Energy Storage) consiste essenzialmente nell’applicazione di tecnologie innovative, studiate ma non diffusamente applicate soprattutto nel contesto minerario nel quale Carbosulcis intende invece impiegarle:

  • accumulo di Energia Potenziale Elastica in Sottosuolo - Underground Compressed Air Energy Storage (U-CAES), ovvero aria compressa stoccata nei serbatoi ricavati dalle gallerie;
  • accumulo di Energia Potenziale Cinetica - Flywheel Energy Storage System (FESS), ovvero Volani installati in sicurezza nelle gallerie;
  • accumulo di Potenziale Chimico attraverso Ammoniaca (NH3), sinergico ai Progetti Aria e sui Fertilizzanti;
  • gestione, armonizzazione e ottimizzazione dei sistemi attraverso Smart Grid Tecnologies (SGT).

Il tema energetico della proposta progettuale, che si sviluppa secondo il principio di economia circolare, prevede la sperimentazione di sistemi di accumulo e di gestione dell’energia da Fonti Rinnovabili. Carbosulcis, nell’ambito dell’Accordo di Partnership con Sardegna Ricerche, con il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Chimica e dei Materiali (DIMCM) e con il Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica (DIEE) dell’Università di Cagliari, intende realizzare un Progetto per promuovere nuove iniziative imprenditoriali nel territorio regionale, che possano nascere come naturale sviluppo e conseguenza delle attività di ricerca ed innovazione realizzate in modo coerente agli obiettivi previsti:

  • dal Piano Energetico Ambientale della Regione Sardegna 2015-2020 (PEARS);
  • dalla Strategia Energetica Nazionale (SEN) adottata dal MiSE e dal MATTM.

flywheelIn particolare, le misure compensative ambientali ed energetiche incluse nel Piano di Chiusura della Miniera promettono sviluppi e prospettive industriali importanti e incoraggianti, che ricadono nella politica di riconversione che sta conducendo Carbosulcis, come approvato dall’Azionista. È infatti nelle intenzioni della Società realizzare attività ed investimenti modulari e progressivi a lungo termine che prevedano il reimpiego per quanto possibile delle rilevanti infrastrutture, nonché delle risorse aziendali e territoriali esistenti.
La disponibilità di infrastrutture in sottosuolo, circa 15 km di gallerie di struttura e la presenza di una cabina di trasformazione collegata alla rete elettrica con doppia linea da 150kV, si sposano infatti perfettamente con un progetto di studio sperimentale sulle tecniche e le tecnologie di accumulo dell’energia: oltre alla disponibilità di volumetria, il vantaggio del sottosuolo sta nel suo isolamento, importantissimo per applicazioni speciali come la schermatura dai raggi cosmici in fisica, ma anche in campo meccanico nella sperimentazione di macchinari di accumulo di potenza in perfetta sicurezza operativa.
Proprio la disponibilità di volumi e di infrastrutture in sottosuolo invita a scegliere soluzioni efficaci ed altamente innovative come la UCAES (Underground Compressed Air Energy Storage), ossia l’accumulo di energia sovraprodotta dalle fonti energetiche rinnovabili in forma elastica attraverso la compressione dell’aria e il suo stoccaggio in sottosuolo a condizioni termodinamiche sicure e stabili. A temperatura ambiente infatti si potrebbe contenere l’aria compressa entro le cavità opportunamente rivestite, a pressioni che verrebbero contrastate dal massiccio roccioso, in volumi sufficienti a garantire restituzioni di energia adeguate alle esigenze della rete.
Gli sviluppi e l’innovazione sulla stessa tecnologia possono essere molteplici, soprattutto nella scelta delle trasformazioni termodinamiche che prevedono la facoltà di recuperare calore generato durante la compressione e di restituirlo durante l’espansione.
L’area prevista sarà quella che nei piani di sviluppo della miniera era ad Est, per i quali sono previsti oltre 500 metri di galleria di struttura, che potrà accogliere anche zone per la sperimentazione dei volani cinetici.
Elemento di assoluto valore sperimentale, e successivamente tecnologico, è rappresentato da quegli impianti capaci di fornire alla rete di distribuzione potenze elettriche elevate in tempi brevissimi. I volani cinetici sono un altro esempio di sistemi capaci di adempiere a tale richiesta, e il vantaggio di realizzare la loro sperimentazione sui materiali, sulla resistenza strutturale, sulla loro affidabilità e sulla loro gestione intelligente, in un ambiente assolutamente isolato e capace di garantire sicurezza operativa, fornisce il valore aggiunto che altre piattaforme sperimentali non consentono.
Terzo elemento di sviluppo sperimentale potrà essere la conservazione dell’energia attraverso la molecola di ammoniaca NH3, ossia un vettore ideale per trasportare e conservare azoto e idrogeno. L’azoto è l’elemento che dissociato dall’ammoniaca può essere impiegato per alimentare la colonna di distillazione criogenica per la produzione di isotopi 15N, nell’ambito del progetto Aria che Carbosulcis sta realizzando insieme all’INFN, mentre l’idrogeno può essere facilmente ed efficacemente convertito in energia pulita attraverso celle a combustibile.
Ogni sistema chimico di stoccaggio dell’energia, nonché la sua potenzialità stessa di accumulare energia, è direttamente proporzionale alla presenza di idrogeno. L’ammoniaca pertanto risulta un vettore molto promettente, oltre ad essere piuttosto stabile ed affidabile nella sua conservazione.
Tutti i principali progetti, attraverso materia o energia, sono tra loro estremamente interconnessi: l’azoto separato dall’idrogeno, elemento energetico necessario alla generazione elettrica infatti, sarà impiegabile per la produzione di fertilizzanti in congiuntura col progetto di lisciviazione, che prevede la produzione di acidi umici dal carbone. Allo stesso modo il calore generato durante la compressione dell’aria nell’UCAES potrà essere preventivamente accumulato e stabilizzato attraverso elementi innovativi come sistemi a termoclino, e successivamente utilizzato per alimentare le reazioni endotermiche di trasformazione dell’ammoniaca o per favorire il processo di lisciviazione del carbone.
La dimensione utile complessiva allo studio dei sistemi di accumulo nella fase di sperimentazione sarà almeno dell’ordine di 1MW, taglia che può essere assolutamente garantita sfruttando davvero un minimo delle potenzialità che offre il sottosuolo della miniera.